Universita’ DEGLI STUDI DELLA Tuscia

Facoltà di Scienze M.M.F.F.N.N.

Corso di Laurea in SCIENZE AMBIENTALI

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BIOLOGIA ANIMALE

(C.F.U. 5+2) A) TITOLARE: Prof. Vezio COTTARELLI B) PROGRAMMA: Richiami su origine,struttura,funzioni e specializzazioni della cellula eucariota animale Nozioni di base su geni, acidi nucleici e cromosomi. Riproduzione cellulare: confronto tra mitosi e meiosi. : Assortimento indipendente dei cromosomi e ricombinazione. Struttura e replicazione degli acidi nucleici. Dal gene alla proteina: cenni sulla sintesi proteica, il codice genetico. Le mutazioni. I meccanismi dell'evoluzione Origine della vita: definizione e ipotesi. Evoluzione abiologica. Evoluzione biologica: creazionismo ed evoluzionismo. Storia delle teorie evolutive fino alle attuali in particolare. Darwin e la teoria della selezione naturale. La nuova sintesi e gli sviluppi successivi. Adattamenti. Micro e macroevoluzione. La genetica formale: le leggi di Mendel La genetica di popolazione: il pool genico, il teorema di Hardy-Weinberg. Cause della microevoluzione: la deriva genetica, il flusso genico, le mutazioni, l'accoppiamento non casuale, la selezione naturale. Fitness e modalità di azione della selezione naturale. Variazione ereditaria: genotipo e fenotipo. Le basi genetiche della variabilità: mutazione, ricombinazione, selezione. La selezione: selezione divergente, stabilizzante, direzionale.Selezione sessuale Radiazione adattativa. Adattamento. Coevoluzione. Mimetismo, criptismo; colorazioni aposematiche La specie Definizione di specie biologica e tipologica. Origine delle specie. Meccanismi di isolamento riproduttivo. Speciazione allopatrica, simpatrica e parapatrica. Origine dei taxa superiori (gradualismo filetico). Rapporti infra e interspecifici: predazione, parassitismo, competizione, simbiosi. L'organismo Riproduzione asessuata e sessuata, spermatogenesi, oogenesi e fecondazione. Respirazione. Circolazione. Escrezione e regolazione osmotica. Digestione. Movimento. Sistema nervoso e organi di senso. Sviluppo embrionale. Sviluppo diretto e indiretto, metamorfosi. Protisti Origine monofiletica e polifiletica.Cenni su. Rizopodi, Foraminiferi, Apicomplexa, Ciliati. I Protisti “coloniali” Ipotesi sull’origine della pluricellularità. Principali phyla animali (caratteristiche generali) Poriferi. Celenterati. Platelminti. Nematodi. Rotiferi. Anellidi. Molluschi. Artropodi. Echinodermi. Cordati. Biogeografia (cenni ) Areale ed evoluzione degli areali. Cause ecologiche e storiche della distribuzione degli organismi animali. TESTI CONSIGLIATI All’inizio del corso il Docente presenterà e discuterà con gli Studenti i testi consigliati

BIOLOGIA VEGETALE

(C.F.U. 5+2)

A) TITOLARE: Dott.ssa Marcella PASQUALETTI B) PROGRAMMA:

Rapporto tra Regno vegetale ed animale, organismi autotrofi ed eterotrofi. La cellula vegetale: vacuoli, plastidi e parete cellulare. Tessuti meristematici primari e secondari, tessuti parenchimatici, tegumentali, conduttori e meccanici. La radice: struttura primaria e secondaria; cuffia, meristema apicale, centro quiescente, cilindro centrale, periciclo, endoderma e banda di Caspary, corteccia; attività del cambio; radici laterali ed avventizie; assorbimento dell’acqua e dei sali minerali, radici specializzate per funzioni di riserva. Il fusto: apice meristematico, zona di differenziamento; struttura primaria e secondaria; cambio cribrovascolare; legno omoxilo ed eteroxilo; sughero, fellogeno e felloderma; ramificazione. La foglia: forma, struttura e funzione; epidermide, mesofillo, fasci conduttori; meccanismo stomatico; abscissione. Il fiore struttura e funzione. Cicli vitali, alternanza di generazione, meccanismi di impollinazione, fecondazione. Il frutto: sviluppo dell’embrione; endosperma; sviluppo del frutto Il seme, disseminazione. Il movimento dell’acqua e dei soluti nella pianta. Adattamento delle piante ai diversi ambienti: idrofite, igrofite, mesofite, freatofite e xerofite. La fotosintesi. Principi di tassonomia, classificazione e nomenclatura scientifica. Batteri e cianobatteri. Funghi: Ascomycota e Basidiomycota. Alghe: Chlorophyta, Rhodophyta e Phaeophyta. Muschi ed epatiche: Bryophyta. Crittogame vascolari: Psilophyta, Lycophyta, Sphaenophyta e Pterophyta. Spermatofite: Gimnosperme ed Angiosperme monocotiledoni e dicotiledoni. ESERCITAZIONI Preparazione ed osservazione di preparati istologici microscopici di radici, fusti e foglie. Osservazione e descrizione di preparati microscopici di tutti i taxa in programma. Visità all’Orto Botanico TESTI CONSIGLIATI Francesca Venturelli e Laura Virli, Invito alla botanica – Zanichelli.

Raven P.H., Evert R.F. e Curtis H. – Biologia delle piante - Zanichelli Purves et al. – Biologia – Zanichelli.

CHIMICA ANALITICA (CF.U. 6+2)

A) TITOLARI : Prof. Aldo NAPOLI

B) PROGRAMMA: L’acqua come solvente. Solvatazione. Concentrazione e attività. Forza ionica e coefficienti di attività. Concetto di acido e base secondo Broensted. Cationi acquometallici come acidi. Forza dei protoliti. L’equilibrio chimico. Energia libera. Tipi di equilibrio. Controllo dei coefficienti di attività. Cinetica di reazione. Unità di misura. Sistema SI. Espressioni della concentrazione. La bilancia. Burette e matracci tarati. Pipette. Equilibri acido-base. Calcolo del pH di soluzioni di acidi e di basi. Anfoliti. Analisi volumetrica. Indicatori acido-base. La preparazione di soluzioni a titolo approssimato e a titolo noto.Sostanze madri. Standardizzazione di soluzioni Errori sistematici ed errori casuali. Cifre significative. Precisione ed accuratezza. Media e scarto quadratico medio. Rappresentazione grafica degli equilibri. Diagrammi di distribuzione. Diagrammi logaritmici. Condizione di titolabilità. Soluzioni tampone. Equilibri di formazione di complessi. EDTA. Costanti condizionali. Titolazioni complessometriche. Equilibri di precipitazione. Prodotto di solubilità. Effetto della forza ionica. Solubilità e pH. Equilibri di ossidoriduzione. Permanganometria. Potenziometria. Pile. Elettrodi di prima e di seconda specie. Definizione di E° e sua determinazione sperimentale. Elettrodi indicatori ed elettrodi di riferimento. Misura del pH di una soluzione. Elettrodi a gas. Elettrodi a enzima. Spettrofotometria per assorbimento UV-visibile. Fotometria di fiamma e per assorbimento atomico. Esercitazioni di laboratorio.

TESTI CONSIGIATI: LIBERTI A., NAPOLI A. Lezioni di Chimica Analitica Euroma Ed., Roma SKOOG, WEST, HOLLER Chimica Analitica – Una introduzione EdiSES, Napoli HARRIS D. C. Chimica Analitica Quantitativa Zanichelli

CHIMICA GENERALE ED INORGANICA (C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Prof. Felice GRADINETTI

B) PROGRAMMA: Introduzione Stati di aggregazione della materia. Sistemi omogenei ed eterogenei. Sostanze ed elementi chimici

Struttura atomica della materia Leggi fondamentali della chimica. Proprietà atomiche: massa e dimensioni. Scala dei pesi atomici. Numero di Avogadro, concetto di mole. Simboli chimici e loro significato quantitativo

Struttura dell’ atomo Modello di Bohr. Principio di indeterminazione. Natura ondulatoria dell’ elettrone. Orbitali atomici. Numeri quantici. Configurazione elettronica degli elementi. Regole dell’ Aufbau. Il sistema periodico degli elementi. Proprietà periodiche. Il legame chimico Legame ionico, covalente e di coordinazione. Proprietà del legame: ordine, distanza ed energia. Elettronegatività e momento dipolare. Teoria del legame chimico: orbitali ibridi, risonanza e mesomeria. Proprietà magnetiche delle molecole. Legami intermolecolare. Legame a idrogeno.

Formule chimiche Nomenclatura dei composti inorganici. Numero di ossidazione. Struttura di molecole e ioni tipici.

Lo stato gassoso Leggi dei gas. Equazione di stato per i gas ideali. Gas reali (cenni)

Lo stato solido Strutture cristalline e loro simmetrie. Solidi molecolari, ionici, covalenti e metallici.

Termodinamica Calore e lavoro. Primo principio della termodinamica. Entalpia e legge di Hess. Entropia. Secondo principio della termodinamica. Energia libera.

Equilibrio chimico Criteri di spontaneità ed equilibrio nelle reazioni chimiche. Legge di azione di massa e sua derivazione. Isoterma ed isocora di van’t Hoff. Equilibri omogenei ed eterogenei.

Soluzioni Concentrazione e sue unità. Proprietà colligative delle soluzioni ideali.

Equilibri acido-base Definizioni generali. Forza degli acidi e delle basi. Struttura e proprietà acido-base. Autoionizzazione dell’ acqua. Il pH. Calcolo del pH di soluzioni acide, basiche e saline. Soluzioni tampone (cenni).

Equilibri di solubilità Solubilità e fattori che la influenzano. Prodotto di solubilità. Effetto dello ione a comune.

Cinetica chimica Velocità di reazione. Equazione di Arrhenius. Energia di attivazione. Catalisi.

Elementi di chimica inorganica Composti inorganici di interesse ambientale: ossigeno ed ozono, ossidi dell’ azoto, ossidi dello zolfo, composti del fluoro e del cloro. Il Corso prevede lo svolgimento di calcoli stechiometrici relativi agli argomenti teorici sopra elencati. TESTI CONSIGLIATI F. Cacace, U. Croatto, Istituzioni di Chimica F. Cacace, M. Schiavello, Stechiometria Dispense dagli appunti delle lezioni

CHIMICA ORGANICA CON LABORATORIO

(C.F.U. 5+2)

A) TITOLARE: Dott. ssa Roberta BERNINI B) PROGRAMMA:

I composti organici. Alcani e cicloalcani. Struttura. Ibridazione sp3. Nomenclatura. Isomeria. Analisi conformazionale. Proprietà fisiche. Alcheni e cicloalcheni. Struttura. Ibridazione sp2. Nomenclatura. Isomeria cis-trans. Proprietà fisiche. Alchini. Struttura. Ibridazione sp. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Alogenuri alchilici, alcoli, eteri. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Chiralità. Stereoisomeria. Enantiomeri e molecole chirali. Rappresentazione grafica. Nomenclatura R, S. Attività ottica (potere rotatorio specifico, purezza ottica). Diastereoisomeri. Miscele racemiche. Composti meso. Molecole chirali senza carboni chirali. Benzene e suoi derivati. Struttura del benzene. Concetto di aromaticità. Nomenclatura dei composti aromatici monosostituiti, disostituiti e polisostituiti. Effetto dei sostituenti (induttivo e di risonanza). Fenoli. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidità. Diffusione in natura. Ammine. Struttura e classificazione. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Basicità. Aldeidi e chetoni. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidi carbossilici. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Acidità. Derivati funzionali degli acidi carbossilici. Struttura. Nomenclatura. Proprietà fisiche. Carboidrati. Monosaccaridi. Struttura ciclica dei monosaccaridi. Proprietà fisiche. Disaccaridi. Polisaccaridi. Lipidi. Trigliceridi, acidi grassi, terpeni, steroidi, prostaglandine, fosfolipidi. Struttura. Proprietà fisiche. Amminoacidi e proteine. Struttura degli amminoacidi. Nomenclatura. Proprietà e struttura del legame peptidico. Polipeptidi e proteine. Acidi nucleici. Basi nucleiche puriniche e pirimidiniche. Nucleosidi e nucleotidi. La reattività. Reazioni radicaliche. Alogenazione di alcani. Reazioni ioniche. Nucleofili. Sostituzione nucleofila SN1 e SN2. Eliminazione E1 ed E2. Elettrofili. Addizione elettrofila al doppio legame carbonio-carbonio. Sostituzione elettrofila aromatica. Sostituzione nucleofila aromatica. Sostituzione nucleofila al carbonio acilico. Addizione nucleofila al carbonio carbonilico. Condensazione aldolica. Condensazione di Claisen. Reazioni di idrolisi. Reazioni di ossidazione e di riduzione.

Laboratorio. Metodi spettroscopici per la determinazione della struttura chimica dei composti organici. Esercitazioni pratiche. TESTO CONSIGLIATO Chimica Organica T.W. Graham Solomons – Editoriale Grasso

CLIMATOLOGIA E METEOROLOGIA (C.F.U. 6)

A) TITOLARE: Dott. Maurizio SEVERINI B) PROGRAMMA:

Teoria dei sistemi.

Insegnamento. Il sistema climatico terrestre. Sistemi e modelli. Modelli grafici e modelli matematici. Modelli algebrici e funzione di trasferimento. Modelli dinamici e funzione di stato. Modelli lineari: a) con flusso in ingresso e flusso in uscita, b) con gradiente in ingresso e flusso in uscita, c) con funzione di stato. Risoluzione delle equazioni differenziali lineari col metodo di separazione delle variabili. Esercitazioni. Simulazione della temperatura dell’aria sopra il suolo. Simulazione del contenuto d’acqua dello strato superficiale del suolo dopo una pioggia.

Fisica dell’atmosfera a grande scala Insegnamento. Modello dinamico del pianeta Terra. Bilancio energetico globale e temperatura media globale. Flusso di calore in ingresso, superficie d’intercettazione, costante solare. Flusso di calore in uscita, superficie d’emissione, emettanza terrestre. Onde elettromagnetiche monocromatiche. Ampiezza , periodo, lunghezza d’onda, velocità. Onde elettromagnetiche monocromatiche. Energia. Legge di Planck. Fotoni. Radiazione. Spettro della radiazione. Energia, flusso, densità di flusso (integrale e spettrale). Riflessione, trasmissione e assorbimento. Equazione di bilancio. Corpo nero. Emissione ed assorbimento della radiazione elettromagnetica. Legge di Wien. Legge di Stefan-Boltzmann. Legge di radiazione di Planck. Legge di Kirkhhoff. Emissività. Risoluzione del modello di bilancio energetico globale (prima versione). Albedo planetaria. e seconda versione del modello. Temperatura planetaria. Temperatura superficiale del Sole. Costante solare spettrale (onde corte, OC) e emettanza spettrale terrestre (onde lunghe, OL). Componenti principali e componenti secondarie dell’atmosfera. Assorbimento della radiazione nelle bande delle OC e delle OL. Ciclo dell’ozono stratosferico. Finestra nelle OC (o del visibile) e nelle OL (o dell’infrarosso). Modello dell’effetto serra a scala locale. Atmosfera corpo nero o corpo grigio. Terza versione modello del bilancio energetico globale (con effetto serra). Quarta versione del modello con assorbimento nelle OC (a causa dell’aerosol). Esercitazioni. Sopralluogo presso la Stazione di Radiometria Solare del del Gruppo di Meteorologia (G-MET) del Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma ‘La Sapienza’. Osservazioni ed esperienze con strumenti di misura della radiazione solare e dell’ozono stratosferico: spettroradiometro di Brewer, piranometro, radiometri UV, con strumenti di telerilevamento delle variabili atmosferiche in quota: lidar e sodar. Esperimenti di bioclimatologia.

Statica dell’atmosfera. Insegnamento. Composizione e stratificazione dell’atmosfera. Massa, densità, forza peso, pressione. Convenzione dei segni. Legge di Stevino. Pressione idrostatica. Principio di Pascal. Esperienza di Torricelli. Equazione idrostatica. Atmosfera Tipo e modello particellare dell’atmosfera. Modello di atmosfera omogenea. Modello di atmosfera elastica. Modello di atmosfera isoterma. Modello di atmosfera politropica. Profilo verticale della pressione e della densità dell’atmosfera tipo. Gradiente medio di temperatura della troposfera. Esercitazioni. Sopralluogo presso la Torre Calandrelli dell’Ufficio Centrale di Ecologia Agraria. Si tratta della stazione meteo più antica di Roma (Collegio Romano) ed una delle più antiche d’Italia. Osservazioni ed esperienze con strumenti antichi e moderni di misura delle variabili atmosferiche: termometri, igrometri, psicrometri, anemometri,.pluviometri, piranometri, eliofanografi, ecc..

Dinamica dell’atmosfera a grande scala. Insegnamento. Scala globale e scala locale. Verticale del punto e piano dell’orizzonte. Moti Verticali. Particella Secca. Convezione termica. Gradiente adiabatico secco. Stabilità ed instabilità verticale dell’atmosfera. Particella Umida. Legge di Clausius-Clapeyron. Calore latente di vaporizzazione dell’acqua. Umidità Relativa. Temperatura di Rugiada. Isoigrometriche, Adiabatiche sature. Diagrammi Termodinamici. Base ed altezza di nubi. Raffreddamento e riscaldamento adiabatico delle particelle d’aria. Stau e Föhn. Moti Orizzontali. Superfici di livello e superfici isobariche. Isobare e linee di livello. Forza di Gradiente. Modello di circolazione generale ad una cella. Forza deviante. Vento geostrofico. Modello a tre celle. Circolazione zonale. Circolazione intorno alle alte ed alle basse pressioni. Onde di Rossby. Carte sinottiche. Corrente a getto. Forza di attrito, Vento alla Ekman, profilo del vento al suolo. Esercitazioni. Esercitazioni con Diagrammi Termodinamici e Carte Sinottiche per analisi e previsioni meteorologiche.

Fisica dell’atmosfera a piccola scala. Insegnamento. Modello dell’interfaccia suolo-aria a scala locale. Equazione di bilancio energetico al suolo. Radiazione netta. Radiazione globale. Albedo locale. Flusso di calore nel suolo. Gradiente di temperatura e conducibilità termica del suolo. Flusso di calore sensibile in aria. Gradiente di temperatura e conducibilità termica dell’aria. Flusso di calore latente. Flusso di vapore acqueo. Gradiente di densità di vapore in aria. Equazione della temperatura del suolo. Evapotraspirazione. Esecitazioni. Sopralluogo presso il Campo Sperimentale dell’Istituto di Scienze dell’Atmosfera e del Clima (ISAC-CNR). Osservazioni ed esperienze con strumentazione di telerilevamento delle variabili atmosferiche: radar meteorologico, lidar, sodar, ‘wind profiler’, ‘sky radiometer, ricezione di dati satellitari. TESTI CONSIGLIATI: O.G. Sutton: La Nuova Meteorologia. III edizione. EST Mondadori, Milano. 1968. A. Ufty: La Climatologia. Newton Compton, Roma. 1979. D.M. Gates: Biophysical Ecology. Springer Verlag, New York. 1980. T.R. Oke: Boundary Layer Climates. Routledge, London. 1987. G. Visconti: L’Atmosfera. Garzanti. 1989. W.P. Lowry and P.P. Lowry: Fundamentals of Biometeorology. Vol I – The physical environment. Peavine Publications, McMinnville, Oregon. 1989. D. Camuffo: Clima e Uomo. Garzanti. 1990. J.L. Monteith and M.H. Unsworth: Principles of Environmental Physics. Arnold, London. 1990. F. Mattioli: Principi Fisici di Oceanografia e Meteorologia. Ed. Compositori, Bologna. 1993. R. McIlven: Fundamental of Weather and Climate. Chapman & Hall. 1995. M. Pinna: Le Variazioni del Clima. Franco Angeli, Milano. 1996. R. Kandel: L’incertezza del Tempo. Einaudi, Torino. 1999.

COLLOQUIO DI INFORMATICA

(C.F.U. 4)

A) TITOLARE: Dott. Paolo SENSINI B) PROGRAMMA: Scopo del corso Permettere un utilizzo del computer che sia cosciente della struttura della macchina, senza doverne peraltro conoscere i dettagli tecnologici. Lintroduzione analizza il quadro che storicamente porta alla realizzazione degli attuali computer, in modo da chiarire i concetti alla base del calcolo automatico e rendere maggiormente comprensibili gli attuali orientamenti dell’informatica. Successivamente si introducano i concetti di modello e algoritmo. Si inizia quindi ad individuare tutte le componenti logiche di un computer, le loro funzioni e le loro interazioni, anche in relazione ai sistemi operativi. Un breve cenno ai linguaggi di programmazione e alle basi dati precede la trattazione delle interfacce uomo macchina, per giungere all’utilizzo pratico di alcuni pacchetti software standard. Il corso termina formando le nozioni di base relative ad Internet ed alla sua fruizione.

1- Breve storia del computer - Pascal - Von Neuman - Turing - Eniac 2 - Algoritmi e modelli - Concetto di modello - Von Neuman - Turing - Eniac 3 - Le componenti logiche del computer - Unità centrale - Memoria Centrale - Memorie di massa - Periferiche: stampanti, scanner, modem, etc. 4 - Il sistema operativo - Funzione dei sistemi operativi - Principali sistmi operativi: DOS, Linux, MS Windows, etc. 5 - I linguaggi di programmazione - Cosa è un linguaggio di programmazione - Codice macchina - I principali linguaggi - Basic - C - Fortran - Cenni su altre famiglie di linguaggi 6 - Le basi dati - Lmemorizzazione dei dati - Il file system e la sua organizzazione - File sequenziali - Basi di dati gerarchiche e relazionali - Ipertesti e ipermedia - HTML

7 - Le interfacce utente - Le interfacce alfanumeriche: interazione tramite comandi - Le interfacce grafiche: interazione tramite mouse 8 - Uso di pacchetti standard - Utilizzo di MS-Word - Utilizzo di Excel - Utilizzo di Powerpoint - Utilizzo di Internet Explorer 9 - I computer in rete - Cosa è una rete di computer - Internet - Ftp, E-mail, Siti Esercitazuini ( 1o2 da definire ) Avranno lo scopo di verificare l’effettivo apprendimento delle parti di corso squisitamente più pratiche. Verteranno quindi sull’utilizzo dell’interfaccia e sulla padronanza dei pacchetti standard. Si effettuèrà anche una verifica sulle capacità di navigazione in Internet. Materiale didattico Parte del materiale verrà reso disponibile durante il corso in forma di dispense. Per il resto si utilizzerà il testo: “ Il testo e il Computer” di Giuseppe Gigliozzi, Bruno Mondadori, Milano 1997.

COLLOQUIO DI LINGUA INGLESE

(C.F.U.2+2)

A) TITOLARE: Dott. Marvin OXENHAM B) PROGRAMMA:

Obiettivi del corso: • Omologare il livello di lingua inglese degli studenti della Facoltà di Scienze MM.FF.NN. al livello B1 (lower-

intermediate). • Certificare tale livello tramite il Preliminary English Test (PET) della Cambridge University, fornendo

un’adeguata preparazione a sostenere questo test (facoltativo). • Avere una funzione propedeutica per il corso Advanced English.

Testi • Per il PET: Hashemi, L. e Thomas, B., Objective PET, Cambridge University Press, 2003 • Per la proiezione e le esercitazioni supplementari: Greenhall, S. Reward: Interactive Course of English –

Pre-Intermediate, MacMillan Publishers, 1999 • Per la grammatica: Essential Grammar in Use di Raymond Murphy, Cambridge University Press

Svolgimento delle lezioni • E’ fortemente consigliato agli studenti la frequenza. • Oltre l’insegnamento frontale, le esercitazioni e le correzioni delle stesse, lo studente verrà familiarizzato

con le modalità e i contenuti del PET test. • Le lezioni verranno integrate dalla proiezione di lezioni ed esercizi tratti da Reward: Interactive Course of

English. Gli studenti che ne fanno richiesta verranno avviati all’utilizzo del medesimo per l’esercitazione personale nelle aule multimediali dell’Ateneo.

Esame • L’esame finale del corso include reading and writing, listening e speaking (un fac-simile del PET test).

Superamento di tale esame darà esito ad una valutazione “positiva”. • Dopo due settimane dall’inizio delle lezioni è prevista una prova d’esonero (simile nel formato all’esame

finale). Si ricorda che la verbalizzazione dell’esame dovrà avvenire comunque nel corso delle sessioni programmate di esame.

• Nota: coloro che vogliono anche sostenere il PET test della Cambridge University e ottenere la relativa certificazione, ne devono fare separata richiesta e pagamento (nota: il pagamento del PET test è ridotto per gli studenti iscritti all’Ateneo).

DIRITTO INTERNAZIONALE DELL’AMBIENTE

(C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Prof. Maria Pia RAGIONIERI B) PROGRAMMA: PARTE INTRODUTTIVA Nozioni giuridiche fondamentali nel diritto interno e comunitario. Gli strumenti di ricerca. Il sorgere dell’Europa comunitaria. Della comunità economica europea. La ricostruzione dell’Europa dopo la seconda guerra mondiale e la politica europeistica. Il trattato CEE. L’Atto unico europeo. Il trattato di Maastricht. Il trattato di Amsterdam.

La struttura dell’Unione europea: Parlamento europeo. Commissione, Consiglio della UE. Corte di Giudizia, Comitato economico e sociale. Comitato delle Regioni . La “comitologia”. Il Consiglio europeo.

Le fonti di diritto interno e diritto comunitario. Gli atti comunitari ed il diritto derivato. Rapporti fra ordinamento interno e comunitario. La risoluzione dei conflitti di competenza. La dimensione della competenza comunitaria.

PARTE GENERALE L’ ambiente.

La nozione giuridica di ambiente. La tutela ambientale negli articoli della Costituzione italiana. Il sistema delle competenze.

La competenza della Comunità in materia ambientale.

L’ambito della competenza della Comunità in materia ambientale I programmi d’azione. La base giuridica dell’azione comunitaria.

La politica ambientale della UE.

Dell’Atto unico europeo al trattato di Maastricht. Il trattato di Amsterdam: gli articoli 174-175 e 176. La valutazione di compatibilità ambientale . L’inquinamento ed il danno ambientale.

Natura e funzioni della procedura di valutazione di compatibilità ambientale. Nozione giuridica di inquinamento. Il danno ambientale ed il suo risarcimento.

Rapporto ambiente – territorio –agricoltura. Interferenze fra politica ambientale, politica agricola e politica di sviluppo rurale. PARTE SPECIALE Legislazione di settore.

La legge Galasso n. 431 del 1985 ed il vincolo paesaggistico: la legge quadro n. 394 del 1991 sui parchi e la disciplina delle attività rurali nelle aree naturali protette; la legge sulla montagna n. 97 de 1994; la disciplina delle acque e il D. Igs. N. 192 del 1999; La gestione dei rifiuti: la legislazione in materia di inquinamento acustico ed atmosferico.

TESTI CONSIGLIATI:

M.P. Ragionieri, Diritto rurale comunitario, Malanno 1999. Atti dei Seminari di Diritto e legislazione ambientale. Il materiale didattico ( testi dei trattati, direttive regolamenti…) verrà distribuito durante il corso e messo a disposizione degli studenti presso la Segretaria di Presidenza.

ECOLOGIA

(C.F.U5+2)

A) TITOLARE: Prof. Giuseppe NASCETTI B) PROGRAMMA: Modulo A Generalità: lo sviluppo storico dell’ ecologia – L’ ecologia e il suo dominio – Stato attuale della ricerca ecologica in Italia. Ecologia delle relazioni organismi-ambiente fisico: condizioni – variazioni spaziali e temporali – adattamenti in risposta alle variazioni delle condizioni ambientali – fattori limitanti – range di tolleranza – optimum ambientale – ritmi biologici – fattori ed elementi climatici – classificazione dei climi – fasce e zone fitogeografiche – cenni di paleoclimatologia – il suolo (fase solida, fluida e gassosa) – cenni di pedogenesi – classificazione dei suoli – humus – attività biologica del suolo Ecologia evolutiva: analisi genetica delle popolazioni – legge di Hardy-Weinberg – variabilità genetica – forze evolutive (mutazioni, selezioni, flusso genetico, deriva genetica) – inincrocio – effetto Wahlund – polimorfismo bilanciato – linkage disequilibrium – supergeni – divergenza genetica – concetto di specie – meccanismi di isolamento riproduttivo – meccanismi di speciazione – zone ibride e rinforzo – specie gemelle – biodiversità a livello genetico Ecologia di popolazione (demografia e dinamica): struttura ed accrescimento di popolazione – parametri demografici – tabelle demografiche – tasso intrinseco di accrescimento – regolazione numerica delle popolazioni – fattori di regolazione densità indipendenti e densità dipendenti – accrescimento esponenziale – capacità portante dell’ ambiente – curva logistica di accrescimento Ecologia di popolazione (relazioni interspecifiche): simbiosi facoltativa ed obbligatoria – commensalismo – inquinilismo – antibiosi – parassitismo – adattamenti alla vita parassitaria – coevoluzone – predazione – predazione come fattore di regolazione numerica delle popolazioni – adattamenti contro la predazione – criptismo – mimetismo – competizione intraspecifica – competizione interspecifica – nicchia ecologica – competizione interspecifica come fattore di regolazione numerica delle popolazioni – principio di esclusione competitiva – spostamento dei caratteri – selezione r e K Modulo B Ecologia di comunità: biomassa (definizione, metodi di studio, distribuzione, accumulo) – comunità biotiche (comunità chiuse e aperte, metodi di campionamento, analisi della composizione, associazioni vegetali) – relazioni trofiche e funzionali delle comunità – comunità insulari – biogeografia delle isole – successioni (cause, fasi e stadi, climax) – successioni lineari e cicliche – successioni nelle comunità planctoniche – esempi di successioni in Italia – variazioni paleoclimatiche e dinamica delle comunità – biodiversità a livello delle comunità (in relazione a: successioni, climax, nicchia ecologica) Ecologia ecosistemica; Processo di fotosintesi – produttività primaria e fattori limitanti – metodi di misurazione della produttività primaria – produttività primaria nei diversi ecosistemi – piramidi ecologiche – produttori primari, consumatori, decompositori – flusso di energia negli ecosistemi – cicli biogeochimici (acqua, carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, zolfo) – esempi di ecosistemi terrestri ed acquatici Cenni di ecologia applicata: gestione delle risorse naturali - valutazione di impatto ambientale – recupero e conservazione di ecosistemi a rischio C) TESTI CONSIGLIATI L. Bullini, S. Pignatti, A Virzo De Santo, “Ecologia Generale”. UTET E. Edum, “Basi di Ecologia”, Piccin Editore.

ECOLOGIA APPLICATA (CFU 5+1)

A) TITOLARE: Dott. Adel MOTAWI B) PROGRAMMA: Modulo 1. Misura delle componenti ambientali A. Componente Atmosfera 1. Principali caratteristiche fisiche dell'atmosfera. 2. Principali fenomeni atmosferici. 3. Clima e microclima.

B. Componente Suolo 1. Generalità. 2. Principali proprietà fisiche e loro misura. 3. Proprietà chimiche e loro misura. 4. Caratteristiche biochimiche e loro misura.

C. Componente Acque 1. Acque correnti: aspetti fisici, aspetti chimici, misura delle caratteristiche biologiche, caratteristiche idrologiche, esercitazione in campo sulla determinazione della qualità fluviale (applicazione dell’EBI) (n°1). 2. Acque lacustri: misura delle proprietà fisiche, aspetti chimici, caratteristiche biologiche, caratteristiche idrodinamiche, esercitazione in campo sulla determinazione dello stato di un lago (n°2). 3. Acque di transizione: generalità, principali aspetti chimici e fisici della qualità, aspetti biologici.

D. Indicatori ed indici 1. Indicatori. 2. Indici. 3. Criteri di costruzione di un indice. 4. Limiti di applicazione di un indice.

E. Definizione e quantificazione delle caratteristiche di qualità dell'Ambiente 1. Definizioni. 2. Cenni sulle dinamiche di stato dgli ecosistemi sottoposti a perturbazione.

Modulo 2. Fattori di deterioramento ambientale A. Inquinamento dell’Atmosfera 1. Cenni sull'inquinamento ambientale. 2. Sorgenti. 3. Principi di statistica. 4. Indici di qualità dell'aria. 5. Standard di qualità dell'aria. 6. Cenni di fluidodinamica atmosferica. 7. Inquinamento e vegetazione. 8. Rumore urbano. B. Inquinamento delle Acque 1. Fattori causali dell'inquinamento. 2. Conseguenze sull'ambiente acquatico. 3. Fenomeni di autodepurazione delle acque. 4. Inquinamento delle acque sotterranee. 5. Inquinamento dei laghi. 6. Inquinamento dei fiumi. C. Inquinamento del Suolo 1. Inquinamento in base all'origine. 2. Inquinamento in base alla natura dei contaminanti. 3. Processi di trasformazione dei contaminanti nel suolo. 4. Capacità autodepurativa del suolo. 5. Inquinamento del suolo agricolo. 6. Inquinamento del sottosuolo e delle falde.

Modulo 3. Protezione e recupero valori ambientali A. Analisi del rischio ambientale 1. Generalità. 2. Classificazione dei rischi. 3. Analisi relativa ed assoluta del rischio. 4. Esercitazione quantitativa sull’analisi relativa del rischio (n°3). B. Depurazione delle acque reflue 1. Depurazione e gestione della risorsa idrica. 2. Trattamenti meccanici. 3. Trattamenti biologici. 4. Tratamenti chimico-fisici. 5. Funzionamento di un impianto di depurazione. 6. Compatibilità ambientale dei diversi processi di trattamento. C. Gestione integrata dei rifiuti 1. Quadro normativo pregresso. 2. Quadro normativo attuale. 3. Vecchi e nuovi concetti. 4. Recupero di materia. 5. Recupero di energia. 6. Smaltimento. 7. Imballaggi. 8. Esercitazione guidata sulla progettazione della raccolta differenziata in un bacino di riferimento. D. Sitizzazione opere (sub procedura della VIA) 1. Esercitazione sulla sitizzazione di una discarica di rifiuti solidi urbani (n°4).

A. Fattori biotici ed abiotici: loro influenza sulle piante 1. Principali forme di adattamento delle piante a condizioni di stress e di disturbo. 2. Nutrizione nelle piante ed influenza del suolo. 3. Le piante come indicatori ambientali. 4. Il verde urbano. 5. Effetti dell¹inquinamento sulle piante. 6. Fitodepurazione e recupero di suoli inquinati. 7. Lo studio della vegetazione. 8. I biomi e la loro distribuzione. 9. Le fasce di vegetazione. 10. Cenni di vegetazione marina e lacustre. 11. La vegetazione dunale e la macchia mediterranea. TESTO CONSIGLIATO:

Marchetti R., 1993, Ecologia Applicata. Città Studi, Milano

ECOLOGIA APPLICATA (CFU 3)

A) TITOLARE: Prof. Laura ZUCCONI B) PROGRAMMA:

Modulo 4. Botanica ambientale (3 CFU) nell’ambito dell’insegnamento di Ecologia Applicata - Laurea di I livello “2004” (III anno, III quadrimestre)

Fattori biotici ed abiotici: loro influenza sulle piante 1. Fattori abiotici Clima e fitoclima: indici climatici; diagrammi climatici; fitoclima d’Italia; clima e vegetazione. La temperatura: intervallo di tolleranza termica; classificazione delle piante secondo le esigenze termiche; stress termici. L’acqua: bilancio idrico delle piante; adattamenti delle piante a differenti bilanci idrici; stress idrici. La luce: azione della luce sulle piante; il processo fotosintetico; piante C4 e CAM; la fotosintesi in funzione della luce, della temperatura, della concentrazione di CO2 e del fattore idrico; traspirazione; produttività. Il vento: effetti utili e dannosi. Il suolo: frazione minerale ed organica; la soluzione circolante; il pH del suolo; le piante e i diversi tipi di suolo; pedogenesi; profilo del suolo; la nutrizione delle piante; alofite; metallofite; la conservazione del suolo. Il fuoco: effetti del fuoco sulla vegetazione. 2. Fattori biotici Simbiosi; competizione; commensalismo; infestanti, predatori e patogeni; azione dell’uomo sulla vegetazione.

Ecologia della riproduzione Flora: concetti generali, forme biologiche; corotipi, fenologia. Testo consigliato: Pignatti S., Ecologia vegetale, UTET, 1995.

Appunti del docente Testi per approfondimenti:

Cunningham W.P., Cunningham M.A. & Saigo B.W., Ecologia applicata. McGraw-Hill Chrispeels M.J. & Sadava D.E., Biologia vegetale applicata, Piccin, 1996.

Lorenzini G. & Nali C., 2005. Le piante e l’inquinamento dell’aria. Sprinter Ubaldi D., 1997. Geobotanica e Fitosociologia. Clueb

ECONOMIA DELL’AMBIENTE

(C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE : Dott. Francesco CARBONE B) PROGRAMMA: Microeconomia Concetti preliminari Teoria del Consumatore Teoria della domanda e dell’offerta Teoria della produzione Le principali forme di mercato Economia del benessere Economia Ambientale L’ambiente ed il sistema economico L’analisi economica dell’inquinamento La misurazione dei danni ambientali La politica di controllo globale dell’inquinamento La gestione delle risorse rinnovabili e non rinnovabili Ambiente e sviluppo Esercitazioni Elementi di economia matematica; esercitazioni pratiche al computer su alcuni degli argomenti trattati sopra; Introduzione all’analisi degli investimenti pubblici; Introduzione alla certificazione ambientale; Cenni di Contabilità Ambientale. LIBRI DI TESTO • Murolo “Elementi di Microeconomia”, G. Giappichelli Editore- - Torino • D.w. Pearce, R.K. Turner “Economia delle risorse naturali e dell’ambiente”, il Mulino – Bologna. • Eventuali fotocopie e dispense fornite dal docente

ELEMENTI DI GENETICA, BIOCHIMICA E FISIOLOGIA

A) PROGRAMMA: GENETICA ( 4 CFU B) TITOLARE: Prof. Pasquale MOSESSO Analisi Mendeliana e teoria cromosomica dell’eredità Leggi di Mendel ed elementi di Genetica mendeliana nell’uomo e nell’agricoltura; Regole del calcolo delle probabilità e statistica; Ciclo cellulare, mitosi, meiosi e concordanza tra meiosi e mendelismo; Prova della teoria cromosomica dell’eredità ed eredità legata al sesso. Estensioni dell’eredità mendeliana Variabilità delle relazioni di dominanza: Allelia multipla; Dominanza incompleta e codominanza; Serie alleliche. Ambiente ed espressione genica: Effetti dell’ambiente interno ed esterno; Penetranza ed espressività; Interazione genica; Epistasi e pleiotropia. Associazione e mappatura genetica Il crossing-over. Le mappe di associazione: Mappatura mediante reincrocio a 3 punti; Interferenza; Alcuni esempi di mappe di linkage; test del chi-quadrato. Struttura molecolare e replicazione del materiale genetico Struttura molecolare del DNA e dell’RNA: Identificazione del DNA come materiale genetico (esperimento di Hershey e Chase); Struttura degli acidi nucleici (esperimento di Chargaff). Replicazione del DNA: Replicazione del DNA nei procarioti ed eucarioti; Conferma del modello semiconservativo della replicazione del DNA (esperimenti di Meselson e Stahl). Proprietà molecolari dei geni Proprietà generali della struttura e della funzione dei geni: Come funzionano i geni (ipotesi di un gene una proteina); Colinearità tra gene e proteina; complementazione e siti di mutazione; Traduzione dell’mRNA; Struttura e funzione del tRNA; Il codice genetico e la sua decifrazione (codoni multipli per un singolo amminoacido; codoni di terminazione; codone d’inizio; problemi irrisolti). Meccanismi di produzione della variabilità genetica Le mutazioni. Alterazioni spontanee del DNA. Fattori ambientali che danneggiano il DNA: Radiazioni ionizzanti e non ionizzanti; Agenti mutageni chimici; Agenti mutageni biologici (virus, batteri). Cenni sui meccanismi di riparazione del DNA. Analisi genetica delle popolazioni La teoria delle frequenze alleliche: Stima delle frequenze alleliche; Relazione tra frequenze genotipiche ed alleliche: il principio di Hardy-Weimberg; Applicazioni del principio di Hardy-Weimberg. La selezione naturale: Selezione naturale a livello di gene; Selezione naturale a livello di fenotipo. La deriva genetica: Cambiamenti casuali delle frequenze alleliche; Effetti delle dimensioni delle popolazioni. Testi consigliati Peter J. Russell “Genetica” Edizioni EdiSES. (Dalla seconda edizione in poi). D. Peter Snustad, Michael J. Simmons "Principi di Genetica“ Edizioni EdiSES.

A) PROGRAMMA: BIOCHIMICA ( 2 CFU ) B) TITOLARE: Prof. Elia POERIO Aspetti generali Gli elementi chimici della materia vivente e le molecole biologiche. L'acqua ed il suo ruolo nei processi biologici. La natura delle interazioni non covalenti. Le proteine Gli amminoacidi proteici e le loro proprietà. Il legame peptidico. Struttura primaria, secondaria e terziaria delle proteine. Strutture supersecondarie e domini. Proteine con struttura quaternaria. Proteine fibrose e proteine globulari. Aspetti funzionali e catalitici delle macromolecole proteiche.

Nucleotidi e Acidi nucleici Struttura e funzione dei nucleotidi. Struttura degli acidi nucleici. Funzione del DNA e degli acidi ribonucleici (mRMA, tRNA ed rRNA) Lipidi e membrane biologiche Gli acidi grassi ed i triacilgliceroli. Componenti lipidici delle membrane biologiche. Il modello a mosaico fluido. Le proteine di membrana e loro funzione. Metabolismo energetico Elementi di termodinamica applicata ai sistemi biologici. ATP ed altri composti ad alta energia. Aspetti generali del catabolismo e dell'anabolismo.

Testi consigliati D. Voet, J.G. Voet & C.W. Pratt "Fondamenti di Biochimica" (2001). Zanichelli, Bologna D.L. Nelson & M.M. Cox “Introduzione alla Biochimica di Lehninger”.III edizione (2003). Zanichelli, Bologna. (NB: I testi consigliati sono disponibili in biblioteca. Lo studente può adottare, indifferentemente, uno dei due o, in alternativa, qualsiasi altro testo universitario di Biochimica edito di recente)

A) PROGRAMMA DI FISIOLOGIA ( 3 CFU ) B) TITOLARE: Prof. Giovanni CASINI Aspetti generali Regolazione a feedback. Omeostasi. Unità funzionale. Potenziali attraverso membrane biologiche Potenziale di riposo. Membrane eccitabili. Canali ionici. Potenziale di azione. La comunicazione tra cellule eccitabili Sinapsi e neurotrasmettitori. Struttura e funzioni del sistema nervoso centrale (cenni). Sistema motorio: il muscolo striato La contrazione muscolare. Proprietà meccaniche dei muscoli striati. Recettori muscolari. Riflessi. La percezione sensoriale Olfatto, gusto, tatto, vista, udito, equilibrio. Sistemi di controllo autonomi Ghiandole endocrine e ormoni (cenni). Sistema nervoso autonomo. Cuore e circolazione del sangue Attività cardiaca e sua regolazione. Controllo del circolo periferico. Risposte a esercizio fisico. Respirazione Scambi gassosi e trasporto di O2 e CO2 nel sangue. Il rene Funzioni omeostatiche del rene. Filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulari. Digestione La digestione dei cibi ed il riassorbimento nel tratto gastro-intestinale. Testi consigliati D. Randall, W. Burggren, K. French "Fisiologia Animale: meccanismi e adattamenti" (1999). Zanichelli, Bologna. D. Richard, B. Anselme, J.-C. Baher, J. Chaffard, J. Méreaux, E. Périlleux, P. Valet "Fisiologia degli animali"

(2001). Zanichelli, Bologna. Presentazione delle lezioni in Power Point.

FISICA (C.F.U. 8+2)

A) TITOLARE: Prof. Anna Rita BIZZARRI B) PROGRAMMA: Unita’ di misura. Vettori, somma di vettori, prodotto scalare e prodotto vettoriale. Moto rettilineo: velocita’ costante, accelerazione costante. Moto in due dimensioni, moto dei proiettili. Forza, massa. I, II e III leggi di Newton. Forza peso. Legge di Hooke. Moto circolare uniforme. Attrito. Energia cinetica e lavoro. Teorema dell’ energia cinetica. Potenza. Forze conservative. Energia Potenziale. Conservazione dell’energia meccanica. Centro di massa. Quantita’ di moto. II legge di Newton per sistemi di particelle. Conservazione della quantita’ di moto. Urti. Urti elastici ed anelastici in una dimensione. Velocita’ ed accelerazione angolare. Momento d’ inerzia. Momento di una forza. Momento angolare. II legge di Newton in forma angolare. Conservazione del momento angolare. Equilibrio statico. Centro di gravita’. Elasticita’. Legge di gravitazione universale. Energia potenziale gravitazionale. Leggi di Keplero. Fluidi. Pressione in un fluido al variare della profondita’. Principio di Archimede. Equazione di Bernoulli. Moto armonico semplice. Energia del moto armonico. Pendolo semplice. Moto armonico smorzato. Oscillazioni forzate e risonanza. Onde. Lunghezza d’onda. Periodo. Frequenza. Interferenza di onde. Onde stazionarie.Onde acustiche. Intensita’ e livello sonoro. Effetto Doppler: sorgente in moto, rivelatore in moto. Temperatura. Scale termometriche. Dilatazione termica. Calore. Capacita’ termica. Calore specifico. Calore latente. Lavoro. I Legge della termodinamica. Trasformazioni adiabatiche, isobare, isocore. Trasmissione di calore: conduzione, convezione ed irraggiamento. Teoria cinetica dei gas. Legge dei gas perfetti. Velocita’ quadratica media. Teorema di equipartizione dell’ energia. Coefficiente di diffusione. Viscosita’. Distribuzione di Maxwell. Energia interna di un gas ideale. Calore specifico di un gas ideale. Entropia. II Legge della termodinamica. Macchine termiche. Interpretazione microscopia dell’ entropia. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Dipolo elettrico. Dipolo elettrico in un campo elettrico.Campo generato da un dipolo elettrico.

Flusso di campo elettrico. Legge di Gauss. Campo elettrico in un conduttore. Applicazioni legge di Gauss: strato e doppio strato carico. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Superfici equipotenziali. Capacita’ elettrica. Condensatori. Energia immagazzinata in un campo elettrico. Dielettrici. Corrente elettrica. Resistenza. Legge di Ohm. Forza elettromotrice. Potenza nei circuiti elettrici. Campo magnetico. Forza di Lorentz. Spettrometro di massa. Ciclotrone. Dipolo magnetico. Dipolo magnetico in un campo. Legge di Biot-Savart. Legge di Ampere. Solenoide. Campo magnetico all’ interno di un solenoide. Legge di induzione di Faraday. Legge di Lenz. Induzione e trasferimento di energia. Campi elettrici indotti. Induttanza. Energia immagazzinata in un campo magnetico. Proprieta’ magnetiche della materia: diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. Polarizzazione. Indice di rifrazione. Legge della riflessione. Legge della rifrazione. Specchi. Lenti convergenti. Lenti divergenti. Equazione lenti sottili. Ingrandimento lineare ed angolare. Microscopio. Interferenza. Esperienza di Young. Diffrazione. Diffrazione da singola fenditura. Potere risolutivo. Reticolo di diffrazione. Dispersione e potere risolvente di reticolo di diffrazione. Diffrazione di raggi X. Effetto fotoelettrico. Dualismo onda particella. Relazione di de Broglie. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Modelli nucleari. Decadimento radioattivo. Tempo di dimezzamento. Metodi di datazione. Misura delle dosi di radiazioni ionizzanti. Testi consigliati: - Fondamenti di Fisica, Halliday, Resnick, Walzer, AMBROSIANA - Fisica, Giancoli, AMBROSIANA

FONDAMENTI DI ANALISI DEI SISTEMI ECOLOGICI

(CFU 4)

A) TITOLARE: Dott. ssa Paola ARDUINO

B) PROGRAMMA: INTRODUZIONE Ecologia, definizione; livelli di organizzazione gerarchica, proprietà dei sistemi; modelli: principi generali, costruzione di un modello, esempi di modelli di subsistemi; biomi, definizione, esempi; ECOSISTEMA Definizione, struttura; metodi di studio; natura cibernetica degli ecosistemi; esempi di ecosistemi; produzione e decomposizione, metodi di studio; ENERGIA Flusso di energia negli ecosistemi; biomassa, produzione, produttività, catene alimentari (pascolo e detrito), reti alimentari, livelli trofici, piramidi ecologiche; efficienza ecologica; magnificazione biologica; qualità dell'energia; struttura trofica, piramidi ecologiche; capacità portante; classificazione energetica degli ecosistemi; energia e economia; CICLI BIOGEOCHIMICI Definizione, modelli e tipi fondamentali; studio quantitativo (indice di riciclizzazione, ecc.); ciclizzazione globale del carbonio e dell'acqua; ciclo dell’ossigeno, dell’azoto, ciclo del fosforo, ciclo dello zolfo; ricadute acide, biomonitoraggio e inquinamento radioattivo, effetto serra, eutrofizzazione, buco dell'ozono;

COMUNITA’ Metodi di definizione (analisi dei gradienti, metodi statistici, ecc.), struttura: composizione, ricchezza, abbondanza, uniformità, omogeneità (diagrammi rango-abbondanza, indici di diversità), diversità (alfa, beta e gamma diversità), successioni (modalità, tipi, destino); meccanismi alla base delle successioni; concetto di climax; perturbazioni (disturbo, disastri, catastrofi), stabilità (resilienza, resistenza, fragilità/robustezza), complessità e stabilità (ipotesi e modelli); ECOSISTEMI ARTIFICIALI Definizione, caratteristiche; ecosistema selvicolturali; agroecosistemi; ecosistema urbano; ambienti artificiali, ecologia ed economia, risorse rinnovabili; ------------------------------------------------------------------------------- TESTI BASE CONSIGLIATI Odum E. (1988). Ecologia. Piccin, Padova. Bullini L., Pignatti S., Virzo De Santo A. (1998). Ecologia generale. UTET -------------------------------------------------------------------------------

GEOLOGIA APPLICATA (C.F.U 8+2)

A) TITOLARE: Prof. Vincenzo PISCOPO

B) PROGRAMMA: Elementi di geomorfologia e geopedologia Principali processi erosivi: degradazione meteorica; dilavamento; erosione fluviale; erosione costiera; le frane. Il suolo: costituenti e proprietà fisiche; principali caratteristiche chimiche; profilo del suolo; pedogenesi; classificazione dei suoli. Caratteristiche tecniche dei terreni e delle rocce Caratteristiche fisiche. Caratteristiche idrauliche. Proprietà elastiche e caratteristiche meccaniche. Principali impieghi dei materiali naturali nelle costruzioni. Esplorazione del sottosuolo Perforazioni e prove geotecniche in sito. Prospezione elettrica. Prospezioni sismiche di superficie ed in foro. Stabilità dei versanti Valutazione della stabilità dei versanti. Bonifica e controllo dei dissesti e dei movimenti franosi.

Geologia applicata alle opere di ingegneria Vie di comunicazione. Gallerie. Dighe. Cave e discariche.

C) TESTI CONSIGLIATI Cremaschi M., Rodolfi G. (1991) – Il suolo. Pedologia nelle scienze della terra e nella valutazione del territorio. La Nuova Italia Scientifica. IppolitoF., Nicotera P., Lucini P., Civita M., de Riso R. (1983) – Geologia Tecnica. ISEDI A. Mondadori ed. Lancellotta R. (1991) – Geotecnica. Zanichelli. Panizza M. (1988) – Geomorfologia Applicata. La Nuova Italia Scientifica.

GEOLOGIA MARINA E SEDIMENTOLOGIA

(C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Dott. Aldo BRONDI B) PROGRAMMA:

Argomenti del corso: INTRODUZIONE ALLA GEOLOGIA MARINA Origine e Morfologia dei Bacini Oceanici Origine e Morfologia dei Margini Oceanici Erosione II Ciclo Sedimentario: Erosione,Trasporto, Sedimentazione, Diagenesi Sorgenti, Composizione e Classificazione dei Sedimenti Marini Effetti di Onde e Correnti Ambienti e Strutture Sedimentarie Alcuni metodi di Studio in Laboratorio Processi ed Effetti del Cambiamento del Livello del Mare Organismi a livello e all’interno del Fondo del Mare Impronta della Zonazione Climatica sui Sedimenti Marini Processi, Composizione e Struttura dei Sedimenti Marini Profondi Paleoceanografia risultante dalle "Registrazioni" nel Mare Profondo Risorse dal Fondo dell'Oceano QUADRO FISICO- AMBIENTALE ED EVOLUTIVO DEI MARI ITALIANI Lineamenti Fisici Generali Effetti Geografico-ambientali delle Variazioni climatiche Oloceniche Processi Sedimentari ed inquinamento marino Ambiente Fisico Continentale e Caratteri Fisico-ambientali dei Sistemi Marini Connessi Ambiente Fisico Continentale e Contaminazione dell'Arnbiente Marino La contaminabilità degli Ambienti Marini Interferenza Antropica con l’evoluzione dei Sistemi Costieri Criteri di Rilevamento di Stato Ambientale dei Sistemi Marini TESTI CONSIGLIATI Seibold S. and Berger W.H. "The Sea Floor”. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. 1982. Antonello Angelucci: "Guida allo studio della sedimentologia". Edizioni Nuova Cultura. Roma. 1989. Franco Ricci Lucchi: "Sedimentologia". Tre volumi. Cooperativa Libraria Universitaria Editrice Bologna. 1980. Aldo Brondi: Vari articoli e rapporti di studi dell'ambiente marino costiero, dell'influenza dei bacini continentali sullo stesso e dell'evoluzione climatica olocenica

IDROBIOLOGIA

(C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Dott. Paolo Tito COLOMBARI B) PROGRAMMA: Introduzione: Idrobiologia, limnologia, ecologia delle acque interne (Definizioni); Ciclo dell’ acqua; Caratteristiche fisiche e chimiche; Rete fluvio-lacustre, il bacino imbrifero, l’azione erosiva dell’acqua. L’ ecosistema lago: origine e classificazione, Morfologia e morfometria della conca lacustre, apparato costiero; bilancio idrico; Proprietà termiche dei laghi; Movimenti dell’ acqua (cenni); Caratteristiche chimico-fisiche delle acque lacustri; ciclo del carbonio, dell’azoto e del fosforo, determinazione del fattore limitante; Produttività delle acque lacustri, carico esterno ,carico interno; ruolo dei sedimenti; Eutrofizzazione, classificazione dei laghi in base alla trofia (OECD); Componenti bioetiche e zonazione di un lago; Il plancton, metodologia di campionamento; Fitoplancton, ciclomorfosi (dinoflagellati), rete trofica pelagica; Zooplancton, ecologia e cenni di sistematica, distribuzione orizzontale e verticale, successione stagionale, ciclomorfosi (rotiferi e cladoceri), competizione e predazione, biomanipolazione e controllo del carico esterno, Neuston; Bentohos profondo; La zona litorale e sub-litorale, fattori che influenzano lo sviluppo della vegetazione acquatica; Alghe epifitiche; batteri; Zona pelagica. Le acque correnti: Classificazione degli ambienti di acque correnti; Caratteristiche idromorfologiche; Caratteristiche chimico-fisiche; Deflusso minimo vitale; Zonazioni longitudinali, teoria del “river continuum”, flusso di energia di un ecosistema lotico, articolazione troficofunzionale; Le comunità delle acque correnti, struttura, composizione e adattamenti; Ecologia di sistemi fluviali antropizzati (cenni). Caratterizzazione chimico-fisica e biologia degli ecosistemi di acque lotiche e lentiche: Pianificazione del monitoraggio di un bacino idrografico; Analisi dell’inquinamento attraverso i parametri chimico-fisici e microbiologici; Il monitoraggio biologo, indici biotici; Correlazione tra i diversi indici biotici ed i parametri chimico-fisici. L’ittiofauna delle acque interne: Biologia, ecologia, e distribuzione; Problemi di conservazione della fauna ittica, le specie alloctone; Metodi di studio delle popolazioni ittiche, modelli, matematici di accrescimento, stima della biomassa. Gestione dell’ ittiofauna, acquicoltura, pescicoltura; Pesca e ripopolamento; legislazione in materia. C) Testi consigliati Charles R. Goldman; Alexander J. Horne, LYMNOLOGY (Consultabile in bibloteca). Giordani G.; Melotti P. – ELEMENTI DI ACQUICOLTURA (Consultabile in biblioteca). Marchetti R.(acura di), ECOLOGIA APPLICATA (capitali dedicati allo studio degli ambienti acquatici italiani), S.It.E., Città Studi, Milano. Moss B, ECOLOGY OF FRESH WATERS, Man and Medium, Blackwell Scientific Pubblications. Ronald j. Roberts - PATOLOGIA DEI PESCI (Consultabile in bibloteca) Ministero dell’ Ambiente, Unione Zoologia Italiana – I PESCI DELLE ACQUE INTERNE ITALIANE – Istituto Poligrafico e zecca dello stato, Roma 1991. Gli argomenti trattati si possono coprire integrando i testi consigliati e con il materiale bibliografico fornito durante il corso.

IDROLOGIA E IDROGEOLOGIA

(C.F.U. 4+1)

A) TITOLARE: Prof. Vincenzo PISCOPO

B) PROGRAMMA: Ciclo dell’acqua Precipitazioni: misura e rappresentazione dei dati pluviometrici; variazioni delle piogge nel tempo e nello spazio. Evaporazione e traspirazione: evaporazione e potere evaporante dell’atmosfera; traspirazione; evapotraspirazione. Infiltrazione: fattori che regolano l’infiltrazione; metodi di misura dell’infiltrazione. Deflusso superficiale: forme di deflusso superficiale; metodi di misura. Bilancio idrologico: formule generali; metodi di calcolo. Idrologia fluviale Reti idrografiche: bacino idrografico; elementi caratteristici di un bacino; fiumi e torrenti; tipi di deflussi. Portata dei corsi d’acqua: misura delle portate; idrogramma fluviale; regime fluviale. Valori estremi di portata: piene; principali metodi di valutazione delle portate di massima piena. Idrologia lacustre Elementi di idrologia lacustre: bilancio idrologico dei laghi; movimenti delle acque dei laghi. Idrogeologia L’acqua nel sottosuolo: proprietà idrogeologiche delle rocce; ripartizione dell’acqua e forze agenti nel sottosuolo; movimenti dell’acqua nel sottosuolo; fattori di condizionamento della circolazione idrica sotterranea; fattori di condizionamento dell’emergenza delle acque sotterranee e rapporti con le superfici di acqua libere. Sorgenti: tipi di sorgente; idrogramma delle sorgenti; metodi di captazione. Pozzi: metodi di captazione delle falde; condizionamento dei pozzi; prove di emungimento.

C) TESTI CONSIGLIATI Celico P. (1986) - Prospezioni idrogeologiche. Vol. I e II, Liguori, Napoli. Chiesa G. (1988) - Inquinamento delle acque sotterranee. Hoepli, Milano. Ciabatti M. (1982) - Elementi di idrologia superficiale. Coop. Libraria Univ. Editrice, Bologna. Civita M. (1983) – Idrogeologia. In “Geologia tecnica” di F. Ippolito, P. Nicotera, P. Lucini, M. Civita e R. de Riso, ISEDI A. Mondadori ed. De Wiest R. J. M (1967) – Geohydrology. John Wiley & Sons. Francani V. (1990) - Idrogeologia Generale ed Applicata. Città Studi Edizioni. Freeze R. A., Cherry J. A. (1979) – Groundwater. Prentice Hall.

LABORATORIO DI ECOLOGIA APPLICATA (C.F.U. 2+2)

A) TITOLARE: Dott. ssa Maristella BILIOTTI B) PROGRAMMA:

Il corso comprende elementi teorici, esercitazioni in aula, esercitazioni a mare ed in laboratorio. Durante il corso sarà approfondita, in termini applicativi, una particolare tematica e, per quanto attiene alla preparazione di campo, gli studenti dovranno presentare una relazione su una metodica fra quelle utilizzate durante le esercitazioni in mare. Elementi di teoria Cartografia. La suddivisione ecologica degli ambienti marini ed oceanici:

il dominio pelagico (suddivisione e caratteristiche); il dominio bentonico (suddivisione e caratteristiche); gli ecotipi costieri; gli ambienti di transizione e i sistemi paralici; la rete trofica, la luce, i nutrienti, la produzione primaria.

Le scale spaziali e temporali dei fenomeni fisici e dei processi biologici. Le variabili descrittrici dell'ambiente marino. Problematiche relative alla fascia costiera: l'alterazione degli ecosistemi, l'inquinamento e i loro descrittori. I principali metodi di indagine sugli ecosistemi marini: metodi di campionamento; metodi di misura in campo e in laboratorio. Esercitazioni in mare e in laboratorio Campionamento, conservazione e sorting di organismi bentonici. Tecniche di campionamento di acqua, per differenti analisi (esempio: ossigeno, nutrienti, clorofilla, sospeso). Campionamento e conservazione degli organismi planctonici (fito- e zooplancton). Carteggio. Approfondimento sul fitobenthos: metodi e applicazioni. Le attività di studio e di campo verranno centrate sulla regione neritica.

LABORATORIO DI ANALISI CHIMICHE STRUMENTALI (C.F.U 4+2)

A) TITOLARI: ( Dott. ssa Roberta BERNINI - Prof. Fernando PORCELLi - Dott. Vittorio VINCIGUERRA) B) PROGRAMMA: La quantizzazione dell’energia. Energie molecolari. Introduzione alla spettroscopia. La radiazione elettromagnetica. Spettroscopia a microonde. Spettroscopia IR. Spettroscopia UV-Visibile. Cenni sulle tecniche elettrochimiche di analisi. Risonanza Magnetica Nucleare del protone (1H-NMR). Spostamento chimico. Area dei segnali. Molteplicità dei segnali. Sistemi di spin. Risonanza Magnetica Nucleare del carbonio (13C-NMR). Criteri per l’interpretazione degli spettri di sostanze pure e di miscele di prodotti. Applicazioni della Risonanza Magnetica Nucleare nel settore ambientale. Applicazioni e utilizzo delle tecniche NMR bidimensionali. Separazioni cromatografiche. Classificazione. Cenni della teoria cinetica della cromatografia. Applicazioni. Gascromatografia. Iniettori. Colonne capillari e impaccate. Rivelatori. Applicazioni. Cromatografia liquida ad alte prestazioni. Iniettore. Fasi stazionarie. Rivelatori. Cromatografia di ripartizione, di adsorbimento, ionica, di esclusione. Spettrometria di massa. Sistemi di introduzione. Sorgenti ionche. Analizzatori di massa. Rivelatori. Strumenti a doppia focalizzazione. Interpretazione degli spettri di massa (cenni). Metodi abbinati alla spettrometria di massa. Applicazioni. Testi consigliati: H. H. Bauer, G. D. Christian, J. E. O’Reilly. “Analisi strumentale”. PICCIN. D. A. Skoog, J. J. Leary. “Chimica analitica strumentale” . EDISES. D. C. Harris. “Chimica analitica quantitativa”. ZANICHEL

LABORATORIO DI FISICA

(C.F.U. 1+3)

A) TITOLARE : Dott. Luigi MIRRI B) PROGRAMMA:

Teoria Rappresentazione grafica di grandezze. Errori sistematici, errori di lettura, errori casuali, errori relativi, cifre significative, propagazione degli errori. Media, media pesata, deviazione standard. Probabilità, distribuzioni limite. Distribuzione Gaussiana. Limite di confidenza. Metodo dei minimi quadrati. Covarianza. Coefficiente di correlazione lineare. Distribuzione binomiale e di Poisson. Radioattività. Legge di Ohm. Legge delle maglie, legge dei nodi. Circuiti RC in corrente continua: carica e scarica del condensatore. Utilizzo del multimetro per misure di resistenze, correnti, differenze di potenziale. Corrente alternata. Potenza in corrente alternata. Risposta della resistenza, capacità ed induttanza in corrente alternata. Circuito RLC in corrente alternata. Funzionamento dell’ oscilloscopio. Principi di funzionamento del laser.

Esperienze Statistica Meccanica: pendolo Verifica della legge di Ohm in corrente continua. Circuito RC in corrente alternata Reticolo di diffrazione Radioattività Testi consigliati - Taylor: “Introduzione all’analisi degli errori”. Zanichelli - D.Halliday, R.Resnick, J.Walker: “Fondamenti di fisica”. Casa Editrice Ambrosiana. Back to Teaching

LABORATORIO DI INFORMATICA

(C.F.U. 4)

A) TITOLARE : PROFESSORE A CONTRATTO B) PROGRAMMA: Chiedere il programma al docente.

LABORATORIO MONITORAGGIO AMBIENTALE (C.F.U.3+3)

A) TITOLARI: Proff. Fernando PORCELLI – Laura ZUCCONI -

Romolo FOCHETTI – Giuseppe NASCETTI

B) PROGRAMMA:

Modulo di monitoraggio delle acque interne

(Prof. G. Nascetti e Prof. R. Fochetti) 2 CFU

Biologia delle acque interne • Classificazione delle acque correnti e tipologie di acque stagnanti.

• I fattori che governano la vita nelle acque dolci.

• Le comunità delle acque correnti e stagnanti: struttura, composizione, articolazione trofico-funzionale. Gli

adattamenti degli organismi degli ambienti reici e degli ambienti lentici

• Teorie ecologiche fluviali e zonazioni longitudinali: il “River continuum”, la teoria del “Patch mosaic”, la teoria del

“Biome dependent”, l’”habitat templet theory” ecc.

Gli organismi delle acque dolci • Identificazione, tassonomia e sistematica dei principali gruppi di macroinvertebrati delle acque lentiche e

lotiche.

• Problematiche di protezione, conservazione e valorizzazione degli ambienti di acque interne, con particolare

riferimento alla fauna vertebrata e invertebrata.

• Gli obiettivi di qualità nella gestione delle acque correnti: casi di studio.

La valutazione biologica della qualità ambientale • Il monitoraggio biologico

• Indicatori biologici della qualità delle acque correnti.

• Indicatori biologici della qualità delle acque stagnanti

• Indicatori sistemici di qualità: struttura e composizione delle comunità macrobentoniche, articolazione trofico-

funzionale.

• Applicazione di indici biotici e di indici ispirati ai principi della landscape ecology (es. IBE, BMWP’, IFF).

Modulo BIO03 (1 CFU) nell’ambito dell’insegnamento - Laurea di I livello “2004” (III anno, III quadrimestre)

Prof. Laura ZUCCONI PROGRAMMA:

Biomonitoraggio. Effetti dell’inquinamento sulle piante. Piante superiori usate come bioindicatori e bioaccumulatori. Uso delle alghe per il monitoraggio delle acque. Le briofite come bioindicatori e bioaccumulatori. I licheni come bioindicatori della qualità ambientale. I licheni come bioaccumulatori.

Testo consigliato: Lorenzini G. & Nali C., 2005. Le piante e l’inquinamento dell’aria. Sprinter

Letture consigliate: Manuale ANPA, I.B.L. Indice di Biodiversità Lichenica, 2/2001 Manuale Tecnico Scientifico ANPA, Le piante come indicatori ambientali, 1/2001 (Pignatti et al.) ANPA, Atti del workshop Biomonitoraggio della qualità dell’aria sul territorio nazionale, Serie Atti 2/1999.

LITOLOGIA E GEOLOGIA

(C.F.U. 4+1)

A) TITOLARE: Dott. Fabrizio AUMENTO

B) PROGRAMMA: Processi interni della Terra L'interno della Terra, la crosta terrestre, i terremoti, il vulcanismo. La Tettonica delle Placche. Cenni sulla cronologia della Terra I processi magmatici e le rocce ignee Cenni sulla struttura e la classifica dei silicati. Processi magmatici. Rocce ignee. Riconoscimento macroscopico delle principali rocce ignee. I processi esogeni e le rocce sedimentarie Processi sedimentari. Rocce sedimentarie. Assiciazioni litologiche. Riconoscimento macroscopico delle principali rocce sedimentarie. I processi metamorfici e le rocce metamorfiche Fattori del metamorfismo. Tessitura e struttura delle rocce metamorfiche. Facies metamorfiche. Tipi di metamorfismo. Riconoscimento macroscopico delle principali rocce metamorfiche. Cenni di geologia strutturale Come si deformano le rocce. Stile tettonico plicativo, Stile tettonico rigido. Le carte geologiche Lettura delle carte topografiche e geologiche. Ricostruzione di sezioni geologiche schematiche. TESTI CONSIGLIATI Press, F., & Siever, R. - Capire la terra. Zanichelli, Bologna Platt's Maps - Thomas Murby & Co., London Dispense del Prof. F. Aumento

MATEMATICA

(C.F.U. 10)

A) TITOLARE: Prof. Antonio LEONELLI B) PROGRAMMA: Insiemi e sottoinsiemi. Numeri reali. Calcolo combinatorio. Circonferenza goniometrica. Misura degli archi in radianti. Nozioni fondamentali di trigonometria. Spazi Rn . Equazione cartesiana esplicita di una retta nel piano; coefficiente angolare e intercetta. Concetto di funzione. Immagine e grafico. Funzioni lineari e rapidità di crescita. Concetto di derivata. Crescenza e decrescenza. Grafici delle funzioni trigonometriche. Funzioni invertibili. Composizione di funzioni. Concetti di differenziale e di integrale. Significati geometrici e cinematici. Comportamento delle funzioni rispetto alle operazioni algebriche: regole di calcolo. Funzioni esponenziali e logaritmiche. Funzioni potenza. Infinitesimi ed infiniti. Regole di derivazione e integrazione. Integrali definiti. Teorema della media. Integrazione per parti e per sostituzione. Polinomi di Taylor. Forme indeterminate e regola di de l'Hospital. Equazioni differenziali a variabili separabili: crescita di una popolazione isolata, decadimento radioattivo.

Controimmagini, insiemi di livello, incrementi, vettori. Somma di due vettori e prodotto di un vettore per uno scalare. Equazioni parametriche e cartesiane di rette e piani nello spazio. Gradi di libertà. Modulo di un vettore e distanza tra due punti. Vettori di dati sperimentali. Media aritmetica, vettore degli scarti, deviazione standard, varianza di una n-upla di dati sperimentali. Prodotto scalare. Angolo tra due vettori in Rn . Coefficiente di correlazione lineare. Trasformazioni lineari. Matrici. Determinanti. Prodotto vettoriale. Prodotto misto. Sistemi lineari. Regola di Cramer. Differenziale di un campo scalare, gradiente. Differenziale di un campo vettoriale, matrice Jacobiana. Matrice Hessiana di un campo scalare. Teorema di Schwarz. Ricerca dei punti di massimo, minimo, sella di un campo scalare. Autovalori e autovettori. Polinomio caratteristico. Metodo dei minimi quadrati. Retta di regressione.

Algebra dei numeri complessi. Equazioni differenziali a variabili separabili e lineari di ordine n a coefficienti costanti. Oscillatore armonico. Crescita logistica. Sistemi differenziali, orbite, punti di equilibrio. Modelli per due popolazioni conviventi: equazioni di Lotka-Volterra, predazione, cooperazione obbligatoria, competizione esclusiva. Integrazione in più variabili. Archi di curva regolari e generalmente regolari. Forme differenziali lineari. Forme chiuse. Forme esatte. Integrale curvilineo di una forma differenziale lineare. Applicazione al calcolo del lavoro. Campi vettoriali indipendenti dalla traiettoria. Teorema del gradiente. Teorema delle circuitazioni. Esistenza e ricerca di un potenziale. Campi di forze conservativi.

Superfici regolari. Flusso attraverso una superficie. Integrali di superficie e di volume. Integrali doppi e volume di un cilindroide. Teorema di Fubini. Integrazione per sostituzione delle variabili. Uso delle coordinate polari nel calcolo di integrali doppi. Differenziale esterno. Forme differenziali bilineari e trilineari. Rotore e divergenza. Teoremi di Stokes, Gauss, Green. Identità tra chiusura ed esattezza per forme differenziali lineari su sottoinsiemi semplicemente connessi del piano o dello spazio.

C) TESTI CONSIGLIATI Antonio Leonelli, Matematica per le scienze sperimentali. Editore Japadre, L’Aquila

MODELLI MATEMATICI E STATISTICI

(C.F.U. 4+2)

A) TITOLARE: Prof. Antonino SCARELLI B) PROGRAMMA:

Logica preposizionale. Algebra degli eventi. Incompatibilità e partizione. Spazio di probabilità. Definizione

di probabilità: impostazione assiomatica. Probabilità totale di più eventi. Probabilità condizionata. Probabilità composta. Eventi dipendenti ed indipendenti. Teorema di Bayes ed applicazioni.

Variabili aleatorie e distribuzioni di probabilità. Variabile casuale uniforme, di Bernoulli, binomiale, di Poisson e multinomiale. Caratteristiche di variabili aleatorie. Variabile casuale scarto e standardizzata. Funzione di densità e funzione di ripartizione. Variabile aleatoria gaussiana, di Student, del Chi-quadrato e di Fischer. Relazioni tra variabili aleatorie. Covarianza ed indice di correlazione.

Funzione di ripartizione e quantile di ordine α. Teorema del limite centrale. Campionamento. Stimatori e loro proprietà. Stime puntuali e d’intervallo. Decisioni statistiche. Test d’ipotesi ad una e due code. Il confronto fra medie e fra proporzioni. Il test T per dati appaiati. Il test del Chi quadrato per le probabilità. Test di Mann-Whitney. Analisi della varianza in casualizzazione completa. Regressione lineare ed inferenza statistica sul parametro β.

Matrici di sopravvivenza: matrice di Bernardelli. Matrici di riproduzione: matrice di Leslie; studio dell’equilibrio. Modelli deterministici a tempo discreto. Modelli di crescita delle popolazioni mediante equazioni alle differenze. I modelli di Malthus e Verhulst. Modelli deterministici a tempo continuo; crescita logistica.

Processi stocastici: concetti generali. Passeggiate aleatorie semplici. Passeggiate aleatorie con barriere assorbenti. Processi di Markov. Matrici di transizione; equazione di Chapman-Kolmogorov e stati stazionari. Analisi di dati multidimensionali. Confronto di medie su due campioni multivariati. Test di Hotelling. Confronto di medie su più campioni multivariati.

Testi di riferimento e di consultazione

Comincioli V.: Problemi e modelli matematici, Casa Editrice Ambrosiana, Milano F. Montanari, P. Agati, D.G. Calo’: Statistica, Ed. Masson, Milano. Mainly Bryan F.J.: Multivariate Statistical Methods, Chapman & Hall. S. Invernizzi, M. Rinaldi, A. Sgarro: Moduli di matematica e statistica, Zanichelli S.M Ross: Probability Models, Academic Press. A. C. Capelo: Modelli matematici in biologia, Editrice Decibel G. Giorgi, Appunti di algebra lineare, Ed. Giappichelli, Torino. A. Scarelli: Appunti di probabilità e statistica, Ed. Sette Città

A.Scarelli: Modelli matematici per le scienze applicate, ED. Sette Città.

MICROBIOLOGIA AMBIENTALE MICROBIOLOGIA AMBIENTALE

(C.F.U. 5)(C.F.U. 5)

A) TITOLARE:A) TITOLARE: Dott. ssa Dott. ssa Silvia CROGNALESilvia CROGNALE

B) PROGRAMMA:B) PROGRAMMA:

Microbiologia Generale (crediti 5)Microbiologia Generale (crediti 5) 1.1. Storia della MicrobiologiaStoria della Microbiologia : la sco: la scoperta del mondo dei microrganismi; la controversia sulla perta del mondo dei microrganismi; la controversia sulla

generazione spontanea; i microrganismi e i l loro ambiente naturale, l ’ impatto dei generazione spontanea; i microrganismi e i l loro ambiente naturale, l ’ impatto dei microrganismi sull ’uomo microrganismi sull ’uomo

2.2. Tecniche di base del laboratorio di microbiologia: Tecniche di base del laboratorio di microbiologia: i l microscopio, r ichiami di f isica otticail microscopio, r ichiami di f isica ottica ; ; preparati a fresco e colorati; la micrometria; cenni di microscopia e lettronica (a trasmissione preparati a fresco e colorati; la micrometria; cenni di microscopia e lettronica (a trasmissione ed a scansione); la coltura pura ed il suo ot tenimento; princip i generali di nutrizione ed a scansione); la coltura pura ed il suo ot tenimento; princip i generali di nutrizione microbica; preparazione dei terreni col turalimicrobica; preparazione dei terreni col turali ; ; teoria e pratica della steoria e pratica della s teril izzazione. teril izzazione.

3.3. CitologiaCitologia : cellu la procariote ed eucariote: generalità; struttura ed ultrastruttura della cellula : cellu la procariote ed eucariote: generalità; struttura ed ultrastruttura della cellula batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; batterica; struttura e funzione della membrana; sistemi di trasporto attraverso la membrana; la parete cellulare, struttura e funzione; la pala parete cellulare, struttura e funzione; la pa rete dei batteri Gram+ e Gramrete dei batteri Gram+ e Gram-- ; la parete degli ; la parete degli archebatteri e degli eucarioti; la capsula e la virulenza ad essa legata; i l movimento e gli archebatteri e degli eucarioti; la capsula e la virulenza ad essa legata; i l movimento e gli organi di movimento; la chemiotassi; l ’endospora batterica, struttura, funzione; cenni a lle organi di movimento; la chemiotassi; l ’endospora batterica, struttura, funzione; cenni a lle spore degli eucarioti espore degli eucarioti ed alla alternanza di generazione; i l mitocondrio e la funzione d alla alternanza di generazione; i l mitocondrio e la funzione respiratoria; respiratoria;

4.4. Fisiologia cellulare:Fisiologia cellulare: r ichiami di chimica e biochimica cellulare (energia di att ivazione; catalis i r ichiami di chimica e biochimica cellulare (energia di att ivazione; catalis i ed enzimi; le reazioni b iologiche di ossidoriduzione; trasportatori d i idrogenoed enzimi; le reazioni b iologiche di ossidoriduzione; trasportatori d i idrogeno e di elettroni; e di elettroni; icomposti ad al ta energia); produzione di energia nei sistemi biologici; la glicolis i e le vie icomposti ad al ta energia); produzione di energia nei sistemi biologici; la glicolis i e le vie simili; r iossidazione del NAD ridotto: fermentazione e respirazione; la fermentazione alcol ica simili; r iossidazione del NAD ridotto: fermentazione e respirazione; la fermentazione alcol ica e latt ica; la respirazione aerobia; i l ciclo degle latt ica; la respirazione aerobia; i l ciclo degl i acidi tr icarbossi l ici; i l sistema di trasporto i acidi tr icarbossi l ici; i l sistema di trasporto degli elettroni; bi lancio energetico della respirazione; cenni alla respirazione anaerobia; degli elettroni; bi lancio energetico della respirazione; cenni alla respirazione anaerobia; biosintesi e r icambio del materiale cellulare;biosintesi e r icambio del materiale cellulare;

5.5. Sviluppo microbico:Sviluppo microbico: di una singola cellula e di una popolazione micr di una singola cellula e di una popolazione microbica; misura dello obica; misura dello sviluppo e curva di crescita; repressione catabolica e diauxia; effetto delle condizioni sviluppo e curva di crescita; repressione catabolica e diauxia; effetto delle condizioni ambientali (pH, temperatura, pressione osmotica) sullo sviluppo microbico;ambientali (pH, temperatura, pressione osmotica) sullo sviluppo microbico; controllo della controllo della crescita microbica metodi f isic i, metodi chimici, agenticrescita microbica metodi f isic i, metodi chimici, agenti antimicrobic i. antimicrobic i.

6.6. Ecologia microbicaEcologia microbica microrganismi nei diversi comparti ambiental i: aria, acqua e suolo; microrganismi nei diversi comparti ambiental i: aria, acqua e suolo; r ichiami alle tecniche di isolamento ed identif icazione dei microrganismi; ecosistemi; i r ichiami alle tecniche di isolamento ed identif icazione dei microrganismi; ecosistemi; i principali c icli b iogeochimici (carbonio, azoto, ferro. ecc.)principali c icli b iogeochimici (carbonio, azoto, ferro. ecc.)

7.7. GGenetica microbica: enetica microbica: Struttura del DNA, la replicazione, struttura del l RNA, la trascrizione, i l Struttura del DNA, la replicazione, struttura del l RNA, la trascrizione, i l codice genetico, la traduzione, la regolazione dell ’espressione genica, g li e lementi genetici, codice genetico, la traduzione, la regolazione dell ’espressione genica, g li e lementi genetici, la r icombinazione batterica.la r icombinazione batterica.

OCEANOGRAFIA BIOLOGICA (C.F.U. 5+1)

A) TITOLARE: Prof. Marco MARCELLI

B) PROGRAMMA:

PRTE TEORICA Cenni storici sulla nascita dell'oceanografia come scienza.

Caratteristiche fisiografiche degli ambienti marini. Origine ed evoluzione delle acque marine ed oceaniche. Il ciclo dell'acqua e gli oceani. La composizione chimica dell'acqua di mare, l'interazione con l'atmosfera, l'anidride carbonica e l'equilibrio dei carbonati. I sali ciclici.

Le proprieta` fisiche dell'acqua di mare. La Terra ed il sistema solare. Il bilancio energetico della Terra. L'atmosfera e la circolazione atmosferica. I rapporti fra clima ed oceani. Scambi di energia fra mare ed atmosfera. Distribuzione dell'energia sulla superficie terrestre. La distribuzione delle variabili fondamentali delle masse d'acqua marine ed oceaniche. La forza di Coriolis. I movimenti orizzontali e verticali delle masse d'acqua, il moto ondoso, le correnti marine e gli altri fenomeni dinamici.

Gli organismi pelagici. La classificazione ecotipologica degli organismi marini. Le variabili regolatrici dei processi biologici e della distribuzione degli organismi. Fitoplancton e produzione primaria. La radiazione solare ed il suo significato ecologico. Biomassa, Produzione e Produttività biologica. Fotosintesi, produzione e crescita. I fattori ambientali regolatori della PP. I fattori limitanti. Produzione lorda e netta. Livelli trofici, catene e reti alimentari. Efficienze trofiche di trasferimento. Metodi di stima della Produzione Primaria in mare. Lo zooplancton.

Flussi di energia e cicli biogeochimici (cicli dell'azoto, del fosforo, dal carbonio, del silicio). Flusso di energia e struttura trofica degli ecosistemi: piramidi ecologiche ed efficienze. Cenni sul necton e l’oceanografia della pesca.

Le dinamiche degli ecosistemi marini. Scale temporali e dimensionali. Processi a micro-scala: lo strato limite, la struttura verticale e la biologia dello strato mescolato. I processi a meso-scala: i fenomeni ecologici associati ad upwelling, fronti, maree e onde interne. I processi a macro-scala: l’ecologia dei fenomeni a grande scala (correnti maggiori, gyres, vortici). Gli oceani ed il Global Change: aspetti fisici e biologici, il ruolo della “biological pump”.

ESERCITAZIONI

Teoria ed esercitazioni di carteggio. Esercitazioni di stima della produttivita` primaria mediante metodi fluorimetrici: misure a mare e calcolo della produttivita` mediante modello matematico. Esercitazioni di misure delle caratteristiche della colonna d’acqua mediante sonda idrologica. Esercitazioni con programmi di elaborazione dati: grapher, surfer, mathcad.

Durante il corso, insieme all’Universita` di Firenze, verra` effettuata la “settimana blu”: una settimana interdisciplinare di esercitazioni, con uscite a mare, campionamenti, studio, analisi e snorkeling nel mese di maggio. E` obbligatoria la presenza durante l’intera settimana.

LIBRI DI TESTO E CONSULTAZIONE

1) Dispense del corso a cura del prof. Marco Marcelli

2) Elementi di biologia oceanografica di Jean Marie Perés (non piu` in stampa) 3) Biological oceanography, an introduction di Lalli e Parsons (Open University) 4) Dynamics of marine ecosystems di Mann e Lazier (Blackwell science) 5) Light and photosyntesis in aquatic ecosystems di Kirk (Cambridge Unversity press) 6) Le scienze n. 28 “La biosfera” (collana le scienze) 7) Manuale dell’Ufficiale di Rotta (Istituto Idrografico della Marina Militare) 8) Aquatic photosynthesis di Falkowski e Raven (Blackwell science) 9) La vita nelle acque di Ghirardelli (UTET) 10) Concepts in Biological oceanography di Jumars (Oxford Unversity press) 11) Fundaments in aquatic ecology di Barnes e Mann (Blackwell science) 12) Western Mediterranean di Margalef (Pergamon Press) 13) Mediterranean Marine Ecosystems di Apostolopoulou e Kiortsis (Plenum press) 14) Ecologia di Margalef (Ediciones Omega) 15) Ocean Circulation di Colling (Open University) 16) Marine Ecological Processes di Ivan Valiela (Springer)

OCEANOGRAFIA E METEOROLOGIA

(C.f.u. 6+2)

A) TITOLARE: Dott. Angelo PERILLI B) PROGRAMMA: Luce – argomenti trattati La natura della luce Radiometria - Energia radiante (cenni) Indice di Rifrazione, Legge di Snell Dispersione Assorbimento,Emissione e fluorescenza Scattering della luce in atmosfera ed in acqua

Interfaccia aria –mare – Termini radiativi Spettro della radiazione emessa dal sole. Radiazione solare fuori dell’atmosfera. Radiazione solare come flusso di calore entrante o radiazione di onda corta. Legge di Wein. Flusso radiativo e legge di Stefan –Boltzman. Diagramma schematico della radiazione solare ricevuta dalla terra con e senza nubi. Formula empirica della radiazione netta di onda corta. Radiazione di onda lunga emessa dal mare. Radiazione netta di onda lunga (emessa e ricevuta). Formula empirica della radiazione netta di onda lunga. Emissività. Effetto serra. Componenti radiative. Radiazione netta.

Interfaccia aria –mare - Flussi di calore Effetto serra. Cosa succede durante l’effetto serra e quali sono i principali gas che lo producono. Scambi di calore. Calore latente di evaporazione. Saturazione. Umidità specifica. Formula empirica del Calore latente di evaporazione. Termine E di Evaporazione e Lv calore latente di vaporizzazione. Calore sensibile. Formula empirica del calore sensibile. Il numero di Dalton, coefficiente del calore sensibile. Calore totale perso e guadagnato dall’oceano.

Interfaccia aria –mare - Flusso totale Calore totale o flusso di calore netto. Bilancio di calore locale e globale. Termine avvettivo. Riscaldamento globale della terra (cenni). Diagramma schematico del percorso medio globale dell’energia in atmosfera. Diagramma schematico delle singole componenti assorbite dei flussi di calore assorbite e riemesse a) sulla

terra; b) dal mare in percentuale dell’energia entrante. Variazione stagionale dei singoli flussi di calore e del calore totale (Presentazione e discussione serie

temporali). Variazione con la latitudine dei singoli flussi i calore e del calore totale (Presentazione e discussione mappe). Esercitazione 1) su mappe climatologiche annuali del Nord Atlantico dei flussi di calore, calore entrante e

calore uscente, della copertura nuvolosa, della temperatura del mare e dell’aria e dell’intensità (scalare) del vento.

Esercitazione 2) variazione diurna del flusso di calore totale in un sito del Nord Atlantico, confronto a luglio e dicembre. Esercitazione 3) Domande varie interazione aria-mare, trasferimento di calore e di momento.

Ciclo dell’acqua Ciclo dell’acqua Caratteristiche infrarosse dell’acqua: Diagramma schematico delle molecole di acqua e spettro di

assorbimento del vapore acque nello spettro tra gli 8µm e i 12 µm. Rappresentazione schematica del bilancio di acqua. Distribuzione della evaporazione e delle precipitazioni sugli oceani scambi di acqua o trasporti nei tre ambienti oceano, atmosfera e terre emerse. Unità di misura del trasporto di acqua: svedrup.

Il sistema globale dei venti. La struttura del sistema globale dei venti in atmosfera Cella di Hadley. Cella di Ferrel Jet subtropicale Alisei. Fronte Polare.

Venti e Correnti Convezioni in atmosfera: Sistema reale dei venti Correnti guidate dai venti Influenza dell’oceano sull’atmosfera. Cicloni ed oceano

Stress del vento Vento ed Trasferimento di momento Stress del vento. Relazione tra stress del vento e velocità del vento. Coefficiente di trascinamento. Attrito accoppiato con gli oceani Il sistema globale dei venti. Mappa globale dell’intensità del vento. Moto Laminare, Moto Turbolento (Eddy viscosity). Coefficienti orizzontali e verticali di Eddy viscosità.

Trasferimento radiativo Spettro di assorbimento dell’acqua. Trasferimento radiativo all’interno della colonna d’acqua. Legge di Lambert Beer Assorbimento della luce in acqua dovuto a molecole e clorofilla.

Profilo verticale in acqua di mare, per diverse lunghezze d’onda, dell’intensità della luce relativa alla superficie totale di onda corta.

Variazione diurna e stagionale flussi di calore entrante. Variazione diurna e stagionale della profondità dello strato mescolato. Conseguenze ecologiche (Cenni).

Proprietà acqua - Temperatura Proprietà acqua. Variabile abiotica - Temperatura. Capacità termica degli oceani. Range di distribuzione della temperatura negli ambienti marini. Variazioni orizzontali della temperatura. Variazioni stagionali della temperatura.

Proprietà acqua - Salinità. Misura della Salinità. Salinità - proprietà conservativa. Range di distribuzione della salinità negli ambienti marini. Variazioni orizzontali della salinità Dipendenza biologica da S. Importanza dell’acqua Mediterranea nell’oceano Atlantico

Proprietà acqua –Temperatura e Densità potenziali Temperatura Potenziale. Energia Interna. Densità Potenziale. Proprietà conservative Temperatura e densità potenziale Impatti biologici

Proprietà acqua – Diagramma TS Diagramma TS e densità in diagramma TS. Diagramma TS: esempio di mescolamento di due masse d’acqua. Diagramma TS: esempio di mescolamento di tre masse d’acqua.

Strato mescolato e termoclino Flussi di calore e strato mescolato. Termoclino, aloclino, picnoclino. Bilanci di calore – Termoclino stagionale e permanente (cenni). Termoclino – Inverno (Cenni), Variazione diurna del termoclino (Cenni).

Leggi della fisica e classificazione del moto Leggi basi della fisica usate in oceanografia e nella dinamica dell’oceano. Le leggi di conservazione Classificazione delle Forze e del moto. Forze primarie e secondarie. Correnti guidate dal vento Correnti termoaline Moti turbolenti Correnti dovute alle maree e Tsunami (solo cenni)

Simbolismi usati in oceanografia e complementi di calcolo vettoriale Complementi di calcolo vettoriale. Campi scalari e superfici di livello, campi vettoriali e linee di forza (cenni). Cenni sulle derivate. Derivata di una grandezza scalare rispetto ad una direzione. Derivata di una funzione

composta. Derivata totale o variazione della proprietà seguendo il moto: accelerazione della particella scomposta in

termine locale ed termine avvettivo. Esempio del moto nella direzione x e sviluppo in serie di Taylor. Gradiente di uno scalare. Definizione dell’operatore gradiente. Gradiente notazione vettoriale. Derivata totale di un vettore, sviluppo nelle tre componenti lungo i tre assi cartesiani. Prodotto vettore. Modulo e componenti nei tre assi del prodotto vettore. Divergenza: definizione dell’operatore divergenza e notazione vettoriale. Flusso di un vettore attraverso una superficie. Rotazione di un vettore. Campi irrotazionali (cenni) Esempi di applicazione della derivata al campo oceanografico. Esempi di variazione del flusso, per

comprendere i termini avvettivi e locali in oceanografia. Esempio di fluido che fluisce all’interno del tubo ABCD con tubo che si restringe e di un

flusso su un tubo avente curvatura.

Sistema rotante e accelerazione centrifuga. Trasformazione da sistema fisso nello spazio (assi fissi) a sistema rotante. Accelerazione centrifuga. Termine g come termine di gravità e centrifugo. Rappresentazione vettoriale. Sistema rotante: accelerazione di Coriolis.

Forze di Coriolis. Derivazione intuitiva della forza di Coriolis lungo un meridiano. Derivazione intuitiva forza di Coriolis all’equatore e lungo un parallelo. Forza di Coriolis in forma vettoriale e termini di Coriolis nelle tre direzioni. Parametro di Coriolis f. Esempio parametro f ai Poli, all’equatore e alle medie latitudini. Forma vettoriale della componente orizzontale della forza di Coriolis. Derivazione dell’equazione di Coriolis e origine del fattore 2 nell’accelerazione di Coriolis.

Forza di pressione Forza per unità di massa, forza per unità di volume, forza per unità di superficie. Determinazione del termine di pressione nella direzione x, da forze di pressione che agiscono nella direzione x

sulle 2 facce verticali di un cubo. Forza di pressione nella direzione x e y, Forza di pressione in forma vettoriale. Equazione idrostatica: Pressione idrostatica o del mare all’interno del fluido funzione peso del fluido nel punto e della pressione

atmosferica. Determinazione della equazione idrostatica da forze di pressione che agisce nella direzione z, sulle 2 facce

verticali di un cubo. Calcolo della pressione idrostatica: approssimazione di un fluido di densità costante, fluido a due, tre e più

strati. Equazione idrostatica in forma vettoriale. Equazione del moto nella componente verticale per forze verticali non bilanciate.

Concetto di equazione di continuità. Conservazione della massa, conservazione della Volume. Esempio di bilancio di massa. Insenatura costiera lunga e stretta: caso di flusso estuarino da fiume al mare. Derivazione equazione di continuità della massa e del volume calcolo del: flusso di massa entrante ed uscente

dal volume, flusso netto e variazione nel tempo della massa. Equazione di continuità in forma vettoriale.

Approssimazione dell’equazione di continuità per un fluido incompressibile. Applicazione dell’equazione di continuità: esempio reale per il calcolo del flusso verticale dal flusso orizzontale

ottenuto da equazione di continuità. Calcolo del tempo impiegato dalla particella a sprofondare.

Equazione di conservazione proprietà conservative e non. Equazione di conservazione del sale Sorgenti e pozzi di una quantità. Teorema di Knudsen Situazione stazionaria e situazione stabile. Equazione di conservazione per proprietà conservative (generica). Formulazione matematica della conservazione di una proprietà non conservative: esempio dell’ossigeno

(Cenni).

Equazione del moto Concetto di Forza. Forza per unita di massa. Forza per unita di Volume molto utilizzata in

oceanografia. Forza per unità di superficie (pressioni). Equazione del moto in oceanografia in forma vettoriale (ottenuta dalle varie forze in forma vettoriale presentate

precedentemente. Risoluzione equazione del moto ed effetti termoalini in modo qualitativo. Condizione di ‘no slip’ e ‘free slip’. Eq. di Navier Stokes per un Fluido Viscoso. Stress di attrito tangenziale. Coefficiente di viscosità molecolare. Coefficiente di viscosità cinematica molecolare.

Equazione del moto nelle tre componenti Forze di attrito nelle tre componenti. Laplaciano simbolismo e significato fisico. Forze attrito per un fluido incompressibile in forma vettoriale. Termini non lineari (in equazione del moto quali sono e perché), termini non lineari sorgenti di difficoltà.

Stress di Reynolds Altri tipi forze che si oppongono al moto che danno luogo a una redistribuzione dell’energia e di altre proprietà.

Stress di Reynolds da termini non lineari. Equazione del moto scomposta in componente media e fluttuazione. Equazione del moto medio per singole forze: termine di pressione, termine di Coriolis. Equazione del moto medio dal termine non lineare, termine avvettivo, forma dell’equazione del moto medio. Sistema non chiuso di equazioni. Equazione continuità del moto medio. Coefficienti di Eddy o turbolent viscosity. Viscosità dinamica. Ordini di grandezza e intervallo di variabilità di tali coefficienti. Stress di Reynolds in funzione del flusso medio. Equazione del moto con i termini di viscosità cinematica molecolare inglobati in quelli di eddy viscosità.

Grandezze di scala Analisi di scala (ordini di grandezza)delle singole componenti orizzontali dell’equazione del moto. Dimostrazione termine di Coriolis è dominante per gran parte dei fenomeni a grande scala. Semplificazione equazioni del moto: approssimazioni geostrofica. Dimostrazione che approssimazione

geostrofica è debole. Stima degli eddy viscosity. Grandezze di Scala: Analisi di scala (ordini di grandezza) delle singole componenti verticali dell’equazione del

moto.

Approssimazione idrostatica. Dimostrazione che equazione idrostatica approssimazione forte.

Ordini di grandezza Stima ed ordine di grandezza delle velocità verticali rispetto alle velocità orizzontali. Numero di Rossby. Numero di Reynolds e moti turbolenti. N.o di Reynolds nella corrente del Golfo. Ordine di Grandezza attrito molecolare per velocità delle correnti tipiche. Numero di Ekman orizzontale e verticali. Stabilità statica. Numero di Froude. Grandezze di scala dei fenomeni per equazioni non risolubili analiticamente. Grandezze di scala in oceano Pacifico.

Correnti d’inerzia Condizioni che portano alle correnti d’inerzia. Equazione del moto nella direzioni x e y nel caso delle correnti d’inerzia. Risoluzione equazioni differenziali non lineari per casi particolari. Risoluzione dell’equazione differenziale: metodo 1 per dimostrare che le correnti inerzia si muovono a velocità

costante. Risoluzione dell’equazione differenziale: metodo 2 per dimostrare che si muove lungo un cerchio d’inerzia con

moto anticiclonico nell’emisfero Nord. Velocità correnti d’inerzia, frequenza e raggio d’inerzia. Come si creano le correnti d’inerzia. Esempi di Moti Inerziali. Come si rivelano le correnti d’inerzia. Periodo d’inerzia. Calcolo del periodo d’inerzia alle medie latitudini. Periodo e raggio d’inerzia in funzione della latitudine.

Esempio reali di corrente d’inerzia.

Stabilità Proprietà dell’acqua per il calcolo della stabilità. Criterio per la stabilità statica E. Condizione stabile, neutra ed instabile. Frequenza di galleggiamento, frequenza di Brunt Väisälä. Barriera di picnoclino. Diffusione del calore e del sale. Doppia diffusione. Caso di 2 masse d’acqua una sopra l’altra aventi stessa densità ma diversa T e S. Il fenomeno denominato

Salt fingering e caso di acqua più calda meno salata sopra quella meno fredda e più salata. Motivazione del perché flusso in oceano è instabile così che si rompe in irregolarità di piccola scala (cenni). Stabilità dinamica. Effetto della variazione della densità sulla stabilità statica (cenni). Numero di Richardson per le condizioni di turbolenza.

Geopotenziale. Lavoro lungo la verticale e Geopotenziale. Variazione dell’Energia Potenziale nell’unità di massa. Distanza geopotenziale standard. Anomalia di geopotenziale. Variazione di geopotenziale tra i poli e l’equatore

Altezza dinamica. L’altezza dinamica tra due superfici isobariche.

Anomalia dinamica Esempio di distanza geopotenziale e di altezza dinamica e pressione a varie quote. Superfici geopotenziali e isobariche, isostere e isopicne.

Campo barotropico e baroclino Condizione barotropica e baroclina. Inclinazione isobare e isopicne in campo barotropico e baroclino. Gradiente di pressione orizzontale in condizioni barotropiche. Correnti geostrofiche in condizioni barotropiche. Calcolo del campo di velocità in funzione dell’inclinazione della

superficie marina.

Velocità geostrofiche Pendenza superfici isobariche e velocità geostrofiche in coordinate arbitrarie. Componente verticale e

componente orizzontale. Sistema a due strati: calcolo delle velocità in funzione delle densità rispetto alla linea di non moto o livello di

riferimento. Determinazione delle velocità geostrofiche. Velocità geostrofiche spiegazione qualitativa. Esempio direzione della corrente in una alta e bassa pressione

nell’emisfero nord e sud. Flusso geostrofico in oceano stratificato. Metodo geostrofico per il calcolo delle velocità relative dal campo geopotenziale. Applicazioni: calcolo delle velocità geostrofiche da profili di T e S, rappresentazione. grafica e calcolo dalle

anomalie di geopotenziale, calcolo del profilo delle velocità lungo la colonna dal livello di riferimento. Equazione del vento termico (solo qualitativo). Approssimazione di Boussinesq. Topografia delle altezze dinamica. Discussione della mappa di topografia dinamica dell’altezza media annuale rispetto al livello di riferimento.

Deduzione del flusso dalla topografia dinamica. Equazione di Margules-Witte. Inclinazione dell’isopicna in funzione delle velocità dello strato. Caso a due e a

tre strati, caso barotropico.

Applicazioni delle velocità geostrofiche Commenti sulle equazioni geostrofiche (vantaggi e svantaggi). Perché bisogna fare attenzione alle Equazione

geostrofiche. Giustificazione approccio geostrofico per ottenere le velocità. Difficoltà di determinare inclinazione della superficie del mare. Pendenza della superfice del mare da altimetro.

Misure da mare e da boe. Velocità geostrofiche come componente della velocità nella direzione ortogonale al flusso e non la corrente

reale. Condizione schematica: relazione tra isobare, superfici di livello e flusso nell’emisfero nord in campo

barotropico e baroclino e campo di velocità in una stazione. Rappresentazione schematica realistica e complicata in due stazione con andamenti del campo di velocità

molto diverse. Esercitazione: analisi delle varie situazioni di inclinazione delle isopicne e delle velocità relative e assolute

rispetta a linea di non moto. Relazione tra superfici isobariche e superfici di livello. Linea di non moto nel Pacifico e nell’Atlantico. Cenni nel

Mediterraneo occidentale. Relazione tra isobare, isopicne e correnti, situazione schematica e tipica del Pacifico e dell’Atlantico

Occidentale.

Velocità in coordinate polari Velocità, derivate in coordinate polari. Trasformazione delle forze in coordinate polari. Moto circolare che segue le isobare: equazione in coordinate polari. Moto circolare senza attrito: correnti i gradiente. Direzione delle forze in moto circolare attorno ad una alta e bassa pressione nell’emisfero nord e sud. Moto a grandi scale grandezze di scala per le correnti di gradiente. Caso particolare di corrente di gradiente: corrente d’inerzia in coordinate polari. Risoluzione equazione di secondo grado delle correnti di gradiente in coordinate polari in moto attorno ad una alta

pressione. Risoluzione equazione di secondo grado attorno ad una bassa pressione. Cosa succede attorno ad una bassa pressione. Grandezze di scala per equazione del moto in coordinate polari a piccolissime scale. Cosa succede a piccolissime scale. Moto ciclostrofico: forze che si equilibrano e condizioni che la generano.

Diffusione e turbolenza Differenze tra Mescolamento, turbolenza e diffusione. Equazioni di diffusione del calore e di diffusione del sale per diffusione molecolare. Esperimento di agitazione di una bacinella di acqua per spiegare il significato oceanografico del termine

strirring ‘agitazione e rimescolamenteo’ che porta a mixing ‘completo mescolamento’. Concetto di turbolenza. Equazioni di diffusione del calore e di diffusione del sale per mescolamento turbolento. ‘Eddy diffusion’ e il suo ruolo nell’equazione di Conservazione. Termine di diffusione nell’equazione di Conservazione. Variazione di salinità causato dalla diffusione dentro un cubo di dimensioni infinitesime, dimostrazione (cenni). Equazione di Conservazione con temine di diffusione in forma vettoriale. Termine di diffusione come

laplaciano di S.

Tempo di residenza Box Model e tempo di mescolamento. Tempo di residenza. Applicazione dell’equazione di continuità. Trasporto di massa e di sale, in ingresso e uscita, nel Mar

Mediterraneo. Tempo di residenza medio di una particella nel Mar Mediterraneo.

Trasporto di Ekman Circolazione guidata dal vento (aspetti qualitativi) correnti con attrito. Forza di attrito per unità di massa, Velocità di shear e stress di attrito. Aspetto qualitativo di Nansen per correnti con attrito. Diagramma vettoriale delle forze che agiscono su particella di acqua. Componente orizzontale dell’equazione del moto con attrito esplicitata. Equazione senza accelerazione. Equazione del moto con attrito: velocità geostrofica, velocità di Ekmann. Approssimazioni usate per equazione di Ekmann. Soluzione di Ekmann. Interpretazione della soluzione. Commenti su osservazioni sperimentali usate da

Ekmann. Correnti superficiali di Ekman, profondità di Ekmann, spirale di Ekmann. Trasporto netto di Ekmann. Ekmann pumping. Esempio: discussione di due osservazioni sperimentali. Correnti di ekmann guidate dal vento caso di trasporto ed upwelling costiero.

Equazione orizzontale del moto, trasporto di massa di Ekmann orizzontale e trasporto di volume.

Convergenza, divergenza e vorticità Convergenze e divergenze Vorticità concetti generali. Circuitazione (cenni). Vorticità relativa e vorticità planetaria (con esempi). Vorticità assoluta e Vorticità potenziale. Cinematica: singolarità (cenni) e convergenze e divergenze di una corrente (punto, linea, piano di vista dall’alto

e sezioni verticali. Cicloni ed anticicloni e direzione di rotazione lungo le alte e basse pressioni. La circolazione generale, le correnti sul boundary ovest. Intensificazione ad ovest delle correnti oceaniche spiegate usando la conservazione della vorticità.

Upwelling e downwelling Cosa si intende per upwelling e downwelling Trasporto di Ekmann ed esempi di upwelling costieri. Uwpelling e downwelling lontano dai bordi. Convergenze e divergenze e correnti geostrofiche guidate dai venti. Analisi dello schema relativo al sistema di

venti nel Nord Atlantico e nel Pacifico. Cenni su satelliti ad orbita polare e geostazionaria. Cenni su importanza dei dati da satellite in oceanografia e sulle basi del ‘Remote sensing’. Cenni su caratteristiche comuni dei Veicoli satellitari Artificiali: veicoli ad orbita polare e geostazionari e su

sensori attivi e passivi. Cenni su parametri di interesse oceanografico rilevabili da satellite. Come si rilevano gli upwelling da satellite. Analisi dati di colore (visibile) e di SST (termico).

Mar Mediterraneo I forzanti della circolazione nel Mediterraneo. La circolazione generale del Mar Mediterraneo. La circolazione orizzontale superficiale – acqua Atlantica. La circolazione orizzontale intermedia – acqua Levantina. Correnti profonde o abissali. La formazione di acqua profonde ed intermedie. Formazione di acque profonde – Adriatico e nel Golfo del

Leone. Formazione di acque intermedie levantine. La Circolazione termoalina del Mediterraneo. Il Mediterraneo nell’oceano Globale

Processi a mesoscala e correnti oceaniche Effetti termoalini della circolazione profonda. Bilancio di calore locale. Il ruolo dell’oceano nel riscaldamento globale. Energia degli oceani e scale del moto (cenni). Eddies e meddies e ruolo nel distribuire calore e sale. Eddy a mesoscala(cenni). Spettro dell’energia

cinetica(cenni). Correnti oceaniche in carte. Descrizione di un fluido in modo lagrangiano e modo euleriano. * Gli argomenti ed i paragrafi denotati con Cenni sono parte del programma, come conoscenza generale.